等离子体气动激励抑制高负荷压气机叶栅流动分离的实验研究

为揭示等离子体气动激励抑制高负荷压气机叶栅流动分离的作用效果和主要影响因素,在不同流场和激励条件下开展了等离子体流动控制的实验研究,介绍介质阻挡放电等离子体的产生原理与放电图像,利用栅后压力分布分析研究叶栅内部流场结构以及等离子体激励的变化规律和主要影响因素。结果表明：等离子体气动激励抑制附面层流动分离的作用效果随气流...     

等离子体气动激励的能量转化过程分析

为了提高等离子体气动激励的能量利用率,优化等离子体气动激励,对表面介质阻挡放电的能量转化过程进行了研究。将消耗的能量分为4部分,针对3种典型频率表面介质阻挡放电试验过程波形进行数据处理,得到了等离子体气动激励的能量利用率。试验计算结果表明:ns脉冲最大放电电流最大,可达4A,而且能耗最低,仅为7.5W;ns脉冲等离子气动激励的能量利用率最高、μs脉冲次之、ms脉冲最弱。研究结论有助于提高等离子体气动激励控制附面层的能力,为等离子体流动控制技术的应用奠定基础。     

等离子体流动控制技术原理及典型应用

等离子体流动控制激励器由于其具有响应时间短、激励频带宽、器件小、能耗低的技术优势,是流动控制领域最活跃的控制方式之一。等离子体激励器在飞行器的增升减阻、性能增强、力矩控制等方面具有重要的应用前景。文中通过实验和数值模拟方法研究了介质阻挡放电等离子体激励器(DBD)和等离子体合成射流激励器(PSJ)的基本气动特性。AC-DBD激励器主要产生射流扰动,NS-DBD等离子体激励器产生的扰动包括压力波、射流和旋涡结构,PSJ激励器能形成压力波和速度更高的射流扰动。采用AC-DBD激励器可以在低速流动下,推迟平板转捩;采用NS-DBD激励器可以在来流速度为25 m/s时,抑制翼型的流动分离,同时NSDBD在Ma=4.6时,可以控制圆柱脱体激波的激波强度。     

μs脉冲等离子体气动激励特性的实验研究

等离子体气动激励特性的测试诊断是揭示等离子体流动控制物理作用机制的重要基础。为此,主要在常规大气环境条件下,对μs脉冲等离子体气动激励特性进行电、光谱和流动特性的综合测试诊断实验研究。实验结果表明:μs脉冲放电的本质是丝状放电,在一个周期内,放电集中在正电压脉冲和负电压脉冲的上升沿;随着激励电压幅值增大,发射光谱强度增大,但表征电子温度和密度的典型谱线比变化不大;在放电的起始阶段,等离子体气动激励诱导了启动涡,启动涡随后发展成近壁面射流;激励电压和脉冲重复频率越大,等离子体气动激励诱导体积力越大;μs脉冲等离子体气动激励为非定常激励,消耗的功率比激励电压波形为连续正弦波时减小约30%,对于等离子体流动控制研究更为有益。     

等离子体高能点火与化学助燃装置

本文分别介绍等离子体高能电弧点火系统和等离子体化学助燃装置的结构组成及工作原理；并且进一步探讨新型点火火与助燃装置研制中的几项技术改进措施。     

等离子体气动激励系统电特性的实验研究

为了研究大尺度等离子体激励器和调整电源电感、电容的情况,笔者对等离子体气动激励系统的电特性进行了实验研究,得出等离子体气动激励系统的电感和电容是影响电特性的关键因素。实验结果表明,一定的电源输入电压下,减小电源电感或串联电容分压器,等离子体气动激励系统的谐振频率、电源输入电流和放电电流增大,等离子体气动激励器的放电电压基本保持不变;随着电源频率的增大,等离子体气动激励系统放电有3个典型的方式,电源频率小于谐振频率时,放电电流波形有突变;随着电源频率增大,激励系统的感性不断增大,放电电流增大,电流突变消失;电源频率大于谐振频率后,电容将电压的高次谐波滤掉,放电电流减小。     

射频放电等离子体气动激励特性的实验研究

为了提高等离子体气动激励的强度及流动控制的能力,实验研究了射频放电等离子体的气动激励特性。建立了射频放电等离子体气动激励实验系统,由射频信号发生器、阻抗匹配升压变压器、尖–尖电极等离子体激励器等组成。尖–尖电极等离子体激励器由一组对称的电极和固定装置组成,电极材料采用钨,固定装置材料采用胶木,固定之后电极间距为0.5 mm。在静止空气条件下进行实验,研究了射频放电等离子体的电特性和诱导流动特性。实验结果表明:气压变化时,等离子体激励器的阻抗会发生变化,耦合到等离子体激励器的输入功率也不同;在大气压下,由于射频放电存在快速加热作用,在静止空气中诱导产生了近似圆柱形的冲击波;冲击波首先以音速向外传播,随后强度逐渐减弱,一定时间后衰减为弱扰动;采用射频电源、重频脉冲直流电源、ns脉冲电源,均能在静止空气中诱导产生冲击波,冲击波波速接近音速。由于射频电源的体积、重量更小,实现阻抗匹配之后所需的电源输入功率最低,因此,射频放电是一种非常有前景的气动激励产生方式,在等离子体流动控制方面可能取得较好的效果。     

基于纳秒脉冲等离子体气动激励的翼型失速涡控制研究

为了揭示纳秒脉冲等离子体气动激励与附面层耦合作用机制,首先开展了NACA0015翼型的大迎角粘性绕流数值模拟,比较了3种典型湍流模型(S-A模型、standard k-w模型和SST k-w模型)对计算结果的影响,分析得到了翼型的近场旋涡分离流动流场结构特性,并对升力特性进行了频谱分析,得到了翼型非定常流动特征频率。进一步开展了基于脉冲等离子体气动激励的翼型大迎角绕流的频率耦合的风洞实验,实验结果表明:当固定激励电压,纳秒脉冲的激励频率大于或等于流场旋涡脱落频率时,控制效果最好,可在来流速度为100 m/s、攻角为22°时,可将翼型的升力系数增大18.1%,阻力系数减小22.5%。研究结论有助于揭示纳秒脉冲等离子体气动激励进行涡控制的作用机理,从而提高纳秒脉冲等离子体气动激励涡控制的能力。     

临近空间介质阻挡放电等离子体气动激励效果的数值分析

为研究临界空间介质阻挡放电等离子体气动激励过程,基于流体宏观模型的基本特征分析了等离子体流动控制机理后比较了不同高度下等离子体气动激励效果,最后研究了高为20km的临近空间中粘性和来流速度对等离子体气动激励的影响。结果表明：基于放电过程的物性变化效应和基于电动力学的动力效应是介质阻挡放电等离子体气动激励的两个主要机理;...     

等离子体气动效应对燃烧室流场的影响

为了研究等离子体气动效应的内在机理,建立燃烧室助燃激励器中等离子体气动效应的数值仿真模型,通过求解电势方程和电荷密度方程,得到等离子体气动效应的体积力分布函数,将动量以源项的形式引入Navier-Stokes方程求解,对助燃激励器中等离子体气动效应诱导燃烧室空气流动进行了数值模拟,研究激励电压、气体流量和电荷密度对燃烧...