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作品名称：基于CFD-AI融合技术的等离子体火星智能制氧反应系统
学校名称：南昌理工学院
参赛队伍：航空宇航队
队伍编号：221798
参赛学生：任彬翔达涛马文轩瞿豪哲
指导老师：万鹏郭宗帅
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

随着人类深空探测步伐的加快，火星成为未来载人任务与长期驻留的关键目标。火星大气中约96%为二氧化碳，如何高效、稳定地将其转化为氧气，成为实现生命保障与推进剂制备的核心挑战。目前，以MOXIE为代表的固体氧化物电解技术虽已实现初步验证，但仍存在能耗高、系统复杂、对火星低压与极端气候适应性不足等问题。为此，本产品提出“基于CFD-AI融合技术的等离子体火星智能制氧反应系统”，融合计算流体动力学与人工智能技术，构建具备自适应优化能力的智能制氧体系，旨在提升氧气产率与系统能效，为未来火星基地的氧气供应提供可靠解决方案。

本系统主要采用“固定真空球体+可插拔反应筒”的模块化结构。主体为球形真空腔体，内部中心安装可替换式辉光放电反应筒，筒内设空心阴极与A极引线，形成90°电极布局。球体外部集成多类接口，包括激光入射孔、等离子体诊断口、真空抽气口、观测窗及电控接口等，支持实时监测与参数调控。系统配套质量流量计、分子泵抽气系统、激光抗震台与高真空电离规等部件，确保在6~1000mbar模拟火星压力范围内稳定运行，并具备快速维护与部件更换能力。系统通过直流辉光放电在低压环境中将二氧化碳分解为氧气，并结合CFD模拟与AI代理模型实时优化放电参数（如电压、频率、电极间距）。用户可通过控制台设定气压、气流速率、功率等参数，AI算法基于传感器反馈动态调整运行策略，实现氧气产率与能效的最大化。系统支持多模式运行（如恒压、恒流、脉冲放电），具备光谱监测与数据可视化功能，适用于火星环境模拟实验与制氧工艺验证。操作流程包括：抽真空、充入Ne+Ar混合气体、启动放电与激光辅助激发、实时监控与数据记录、产物抽取与分析。本系统兼具科研与工程应用价值，为火星原位资源利用提供智能、高效的技术平台。