納秒脈沖疊加直流的表面介質(zhì)阻擋放電特性研究.pdf

1、等離子體流動(dòng)控制作為一種新型的主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)，在航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納秒脈沖疊加直流激勵(lì)的表面介質(zhì)阻擋放電由于響應(yīng)迅速、作用頻帶寬、便于實(shí)時(shí)控制且有利于產(chǎn)生大面積低溫等離子體，在流動(dòng)控制中表現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)納秒脈沖疊加直流混合激勵(lì)作用于新型三電極結(jié)構(gòu)激勵(lì)器上產(chǎn)生納秒脈沖表面滑閃放電，并對(duì)納秒脈沖表面滑閃放電的電氣特性、光學(xué)特性和流場(chǎng)特性進(jìn)行了研究。
　　搭建了納秒脈沖疊加直流的表面介質(zhì)阻擋放電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及相

2、應(yīng)的測(cè)量系統(tǒng)。研究了不同電源參數(shù)、脈沖直流電壓差值和電源極性對(duì)納秒脈沖表面滑閃放電電氣特性和放電等離子體形態(tài)的影響，并與典型兩電極SDBD進(jìn)行了對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：納秒脈沖表面滑閃放電的發(fā)生存在一個(gè)最小電壓差值閾值，且放電可獲得覆蓋整個(gè)電極間距的大面積等離子體。通過(guò)對(duì)放電電壓電流的測(cè)量以及功率能量的計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，電壓直流分量的變化對(duì)脈沖源側(cè)電流影響較小。此外，納秒脈沖表面滑閃放電發(fā)生時(shí)功率和能量均迅速大幅度增加，且電壓脈沖分量所占比

3、例的大小對(duì)功率和能量損耗的影響較大。
　　進(jìn)一步研究了三電極激勵(lì)器不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的納秒脈沖表面滑閃放電特性及其影響因素，獲得了電極間距、脈沖電極寬度、電極厚度、阻擋介質(zhì)材料及介質(zhì)厚度對(duì)電氣特性、放電圖像和放電模式的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)納秒脈沖疊加負(fù)直流表面介質(zhì)阻擋放電在不同電極間距的不同電壓差值下均存在三種放電模式：典型SDBD模式、穩(wěn)定表面滑閃放電模式和火花模式。納秒脈沖表面滑閃放電激勵(lì)器存在最優(yōu)電極間距和脈沖電極寬度值，此時(shí)激發(fā)值較

4、低且可獲得最大的流動(dòng)控制所需的能量。
　　此外，利用發(fā)射光譜和紋影測(cè)量系統(tǒng)對(duì)納秒脈沖表面滑閃放電的光譜特性、流場(chǎng)特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明納秒脈沖表面滑閃放電發(fā)射光譜強(qiáng)度高于典型SDBD且電壓直流分量越大光譜越強(qiáng)，轉(zhuǎn)動(dòng)溫度越高。納秒脈沖表面滑閃放電可產(chǎn)生以相同速度傳播的兩個(gè)圓形沖擊波和一個(gè)平面波，且直流電壓幅值和重復(fù)頻率對(duì)沖擊波強(qiáng)度和最大速度影響較大。此外，表面滑閃放電可誘導(dǎo)出兩個(gè)方向相反的射流。
　　綜上所述，納秒脈沖表面滑