新型介质阻挡放电等离子体激励器的放电与诱导流动特性实验

等离子体流动控制扩大压气机稳定性对等离子体激励器的诱导气流速度提出了更高的要求。进行了新型布局介质阻挡放电等离子体激励器的放电特性与诱导流动特性研究,实验研究不同放电电压和占空比对激励器诱导气流速度的影响,并与传统布局激励器进行了对比分析,探讨其在压气机扩稳实验上应用的可能性。结果表明:相对于传统布局等离子体激励器一个放电周期内有一次"强"放电和一次"弱"放电,新型布局等离子体激励器有两次"强"放电;放电频率为15k Hz时,新型布局激励器的诱导气流速度在较低电压下比传统布局激励器小,在较高电压下比传统布局激励器大,最大速度能达到4.7m/s,因此在高电压下能够更好地抑制压气机叶顶泄露流或泄露涡的流动;两种激励器产生的射流都为紊流,随电压增高诱导气流紊流度增大,且新型布局激励器在高电压下紊流度更大,能更好地促进压气机主流与附面层之间的掺混;固定放电电压和放电频率,两种激励器的诱导气流速度均随着占空比增大而线性增大。     

电流体动力等离子体发生器低电极封装实验研究

电流体动力(EHD)等离子体发生器产生的常压等离子体可以在不存在机械活动部件的条件下把电能转化为空气的动能,在气流控制领域具有巨大的发展前景。但是目前EHD等离子体发生器的能量转化效率仍然很低。笔者通过实验探讨了利用Kapton将低电极进行封装对EHD等离子体发生器产生的影响。实验表明,低电极进行封装后低电极附近及电压周期负半周内的等离子体的产生被有效抑制,等离子体发生器产生的气流速度增加,能量转化效率得到显著提高。     

电流体动力等离子体发生器的能量转化效率分析及其优化设计

为对电流体动力（EHD）等离子体发生器进行性能优化,提高能量转化效率,使用石英和聚四氟乙烯作为介质板,通过实验测量了等离子体发生器的能量消耗和产生的气流速度随背面电极宽度、电极水平间距、电源电压和频率以及放电状态等的变化曲线,用气流速度与单位长度能量消耗的比值对发生器能量转化效率进行衡量。结果表明,等离子体发生器背面电...     

锯齿等离子体气动激励器放电特性与加速效应

为研究新型布局的锯齿等离子体气动激励器的放电特性与加速效应,在常规大气环境下测量了不同激励参数下的频率—放电电压—放电电流—电源电流以及等离子体气动激励器诱导的边界层速度。结果表明:与常规布局等离子气动激励器相比,布局形式改变后谐振频率保持不变,放电电压相差不大,但放电电流变小,消耗的功率变小;诱导速度与激励电压呈近线性关系变化,速度值较常规布局小,其尖端放电诱导的气流对流场的扰动影响有待进一步的研究;实验还发现锯齿等离子体气动激励器放电时离子流对绝缘材料有很强的破坏作用。     

电压幅值和频率对表面介质阻挡放电与气动特性的影响

相比传统流动控制技术,表面介质阻挡放电(SDBD)具有响应速度快、体积较小、控制位置灵活、成本较低等优势,具有巨大的应用前景。本文在不同电压幅值和不同频率的条件下,分别进行SDBD实验,并利用纹影技术对SDBD诱导气流进行系统的比较分析。利用像素强度积分法拟合了SDBD诱导气流的速度分布,定性分析电压幅值和电源频率对诱导气流速度的影响。实验结果表明,SDBD消耗功率与电压幅值近似呈指数关系,而与频率近似呈线性关系;随着电压幅值和频率的增大,SDBD诱导气流的长度均先增加后趋于稳定;诱导气流纵向速度分布呈先上升后下降至零的趋势,其最大速度随着电压幅值和频率的增大而增大;不同电压幅值、频率下,诱导气流速度曲线均在距介质表面0.2mm附近达到最大值,几乎不随电压幅值和频率的变化而改变。     

气流对沿面型介质阻挡放电特性的影响研究

针对目前国内外对沿面型介质阻挡放电及其应用的研究多集中于体积力和诱导气流的速度上,而对其应用条件下的放电特性研究不足,在空气流速0～20m/s范围内研究了气流对不同激励电压沿面型介质阻挡放电的影响,讨论了气流对放电影响的机制。通过对放电电流和放电电压的测量,分析了气流对最大放电电流、放电功率的影响;通过采集不同来流速度下的放电图像,分析了放电强度、放电均匀性及放电形态。在此基础上综合分析了气流中SDBD的物理规律,结果表明随气流速度的增大,等离子体放电强度减弱,放电变得均匀,最大放电电流和功率都逐渐减小。该研究结果对提高沿面型介质阻挡放电等离子体激励器放电强度及其流动控制能力具有一定的参考作用。     

氦等离子体射流子弹及活性粒子时空分布特征研究

重点研究了脉冲激励的大气压氦等离子体射流子弹及活性粒子的时空分布特征。通过电学测量和光学测量等手段,研究了不同放电参数对子弹传播特性的影响规律,并一步得到等离子体子弹中活性粒子(He、N2~+和O)的分布特征。实验结果表明:1)脉冲上升沿和下降沿各产生一次放电,其等离子体子弹呈现不同形状,这与空间电荷的作用相关;2)放电电压和放电频率对子弹传播影响较大,射流长度和子弹速度随施加电压增加而增加,但电压过高会发生湍流现象,导致射流长度减小。子弹速度同样随频率增加而增加,但在高频率下,其速度衰减更快;3)N_2~+粒子的时空分布与等离子体子弹一致,传播距离较远,He、O粒子传播距离较短,位于石英管出口附近。     

对称布局等离子体气动激励器的放电特性与加速效应

等离子体气动激励诱导空气流动特性的测试诊断,是等离子体流动控制的重要基础。为了解等离子体气动激励的电特性,以及激励电压幅值和相位对诱导流动特性的影响,选取对称布局介质阻挡放电激励器进行了实验研究。结果表明：对称布局激励器的放电形式为丝状放电,均匀发生在高压电极周围,与非对称布局激励器的放电图像不同;当激励器相邻高压电极上施加电压的幅值和相位均相同时,诱导的定向射流向上垂直于激励器表面,速度为m/s量级;改变激励器高压电极上施加电压的幅值或相位,可以诱导产生向左上方或右上方的射流,但不能有效增大诱导气流速度。     

等离子体气动激励器布局对加速效应影响的实验研究

等离子体气动激励器作为等离子体流动控制的执行元件,其性能优劣对流动控制效果有重要影响。诱导气流速度是表征等离子体流动控制能力、衡量等离子体气动激励器性能的一个重要指标。研究了等离子体气动激励器的电极宽度、厚度、电极组内间距、绝缘材料介电常数和厚度等布局参数对诱导气流速度的影响。实验结果表明:选择介电常数合适、尽可能薄的绝缘材料,宽度较大、尽可能薄的条状电极,电极组内间距为1 mm左右的等离子体气动激励器,可提高等离子体气动激励诱导的气流速度。     

触头打开过程中低压空气电弧等离子体的动态分析

本文针对触头打开过程中低压空气电弧等离子体动态特性的研究,以磁流体动力学为基础,采用动态网格技术,建立了空气电弧等离子体的模型.计算获得了触头打开过程中电弧弧柱温度和流场的分布,同时给出了该过程中不同触头速度下弧柱电压降的变化过程,并与试验测试进行了对比分析.分析表明,气流场随触头间距增大而增强,电弧弧柱在气流场的作用下不断地膨胀;随着触头的打开,电弧电压随时间的上升变化并非完全呈线性.     

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...     

DC conduction associated with electric field-induced motion in mineral oils

The contributions of the electrohydrodynamic (EHD) motion to the dc electric conduction in insulating oils are presented. The effects of solid/liquid interfaces on the EHD motion have been studied with a mineral oil-polypropylene mixed dielectric and a mineral oil single dielectric. The time dependence of current, schlieren images of EHD motion induced in the oil layer and response signals of density change in the vicinity of the electrode/oil interfaces after application of step voltage are observed. The results are as follows: (1) the EHD motion occurs at the positive electrode/oil interfaces when a voltage above critical voltage is applied; (2) a time delay exists between the application of step voltage and the onset of EHD motion. The time is inversely proportional to the applied voltage; (3) the EHD motion increases current and produces a peak phenomena in the current waveform; and (4) the time difference between peak current time and the delay time is inversely proportional to applied voltage.     

用于电流体动力气流控制的等离子体发生器

基于等离子体的电流体动力(EHD)气流控制技术具有良好的发展前景.笔者着重从介质阻挡放电等离子体的电流体动力特性和等离子体发生器的电气特性等方面,综述了此领域取得的研究进展,并指出从放电物理角度解释气流加速和改善等离子体发生器性能为当前研究中的难点和重点问题.最后介绍了等离子体发生器的建模与仿真.     

Electrohydrodynamically Enhanced Capillary Evaporator

A two-phase capillary evaporator has been enhanced using electrohydrodynamic (EHD) forces. The evaporator was experimentally investigated under DC applied electric field operating modes as well as without an applied electric field. The results without the applied EHD forces show that the induced flow increases with increasing applied heat loads until a dry out condition is reached. The applied DC voltage electric field provides flow enhancements as high as 200%. A slight polarity effect was observed.     

Effect of Extension Length in a Surface Barrier Discharge on the Driving Force of Electrohydrodynamic Gas Flow

A surface barrier discharge generated between an exposed and a buried electrode induces a unidirectional gas flow, known as an electrohydrodynamic (EHD) gas flow. The discharge behavior and flow characteristics have been investigated. When the exposed electrode is an anode, several streamers propagate above the buried electrode, whereas when the exposed electrode is a cathode, weak light emission is uniformly observed above the buried electrode. The maximum discharge length increases as both the length of the buried electrode and the amplitude of the applied voltage increase. Independent of the buried electrode length, the velocity of the EHD flow increases monotonically as the discharge extends farther, and is uniquely determined by the maximum discharge length.     

Effects of Moisture Content in a Dielectric Liquid on Electrohydrodynamic Pumping

The effects of various moisture contents (ranging from 50 to 2500 ppm) in a dielectric liquid on electrohydrodynamic (EHD) pumping have been investigated. The static pressure and the flow rate induced by the EHD pump were examined using dibutyl sebacate (DBS) as the working fluid. One of the additives in DBS was deionized water. It was found that the pressure head induced by the EHD pump was significantly sensitive to different moisture contents. A simple predictive model was derived using the Coulomb force and a linear dielectric increment approximation. This model predicted that the static pressure increases linearly in line with the greater moisture contents due to the high dielectric constant of deionized water. It was observed that the pressure, as a function of moisture content, behaves in a similar manner.     

高速气流对绝缘子表面放电特征的影响

为了研究高速气流环境下绝缘子的表面放电特征,建立了高速气流环境下绝缘子放电试验的微型风洞试验系统,进行了两种典型结构的绝缘子试样的工频放电试验,结果表明绝缘子的放电具有多通道滑闪和非沿面放电等特征。基于计算流体力学可压缩Navier-Stokes方程和有限元数值分析,计算并得到了绝缘子周围气流的速度和压强分布特性,特别是绝缘子侧风面的高流速和低气压特征。研究分析认为高速气流的吹弧效应对绝缘子放电通道或电弧的形态起主导作用,以及低气压效应对滑闪或放电的起始位置起决定作用,而边界层效应则保持沿绝缘子表面延伸的电弧不受吹弧效应影响。