應(yīng)用等離子體實(shí)現(xiàn)主動(dòng)流動(dòng)控制的研究.pdf

1、該文主要進(jìn)行了在一個(gè)大氣壓下應(yīng)用等離子體實(shí)現(xiàn)主動(dòng)流動(dòng)控制的研究,成功地在一個(gè)大氣壓下產(chǎn)生了均勻可控的射頻輝光等離子體,采用電流體(EHD)技術(shù)在靜止的空氣中誘導(dǎo)了流場,開創(chuàng)了主動(dòng)流動(dòng)控制的一條新思路.等離子體發(fā)生器的研制是該研究的關(guān)鍵技術(shù)之一,也是該文內(nèi)容的一個(gè)重點(diǎn).該文所研制的等離子體發(fā)生器是在開放的空氣中工作的,不需要昂貴的真空環(huán)境;利用該發(fā)生器,在一個(gè)大氣壓下的二維平板上,可以均勻地覆蓋一層可控的輝光等離子體,并實(shí)現(xiàn)了激勵(lì)頻率、電

2、壓和相位連續(xù)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié);總功耗僅為460W/m2甚至更低,其效率之高,成本之低,是其它等離子體發(fā)生器所無法比擬的;而且不需要任何預(yù)熱或電火花等輔助手段就能迅速啟動(dòng),也不需要任何像電弧等離子體發(fā)生器那樣的冷卻設(shè)備.該文將詳細(xì)介紹成功研制的輝光等離子體發(fā)生器.本文還研究了等離子體反應(yīng)器電極的不同幾何分布對流場的影響.流動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn)表明,在一個(gè)大氣壓下,對于電極對稱分布的情況,在同相位的射頻激勵(lì)下,靜止的空氣中沒有明顯的現(xiàn)象,而在多相位射頻激勵(lì)下

3、,靜止空氣中的二維平板上可以產(chǎn)生推力,誘導(dǎo)了流場;對于電極的非對稱分布的情況,在同相位或多相位的射頻激勵(lì)下,都能在二維平板上產(chǎn)生推力,并誘導(dǎo)流場.這一結(jié)果與美國航空宇航局(NASA)蘭利研究中心和田納西(Tennessee)大學(xué)聯(lián)合研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相符[1].流動(dòng)顯示結(jié)果表明了該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的初步原因,由于在自洽電磁場中等離子體的電流體(EHD)順電力與蠕動(dòng)力誘導(dǎo)了渦和能量輸運(yùn)所致.該文的主要工作表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一、成功研制了高效、經(jīng)

4、濟(jì)、可控的輝光等離子體發(fā)生器,利用自行研制的等離子體發(fā)生器一個(gè)大氣壓下產(chǎn)生了均勻可控的輝光等離子體,并進(jìn)行了流動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn),采用EHD技術(shù)在靜止的空氣中誘導(dǎo)了流場,開創(chuàng)了主動(dòng)流動(dòng)控制一條新思路.研制的發(fā)生器產(chǎn)生表面等離子體的總功耗僅為460W/m2甚至更低.流動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:對稱分布的電極平板只能在多相位激勵(lì)下才能誘導(dǎo)流場;非對稱分布的電極平板能夠誘導(dǎo)流場,尤其在多相位激勵(lì)下效果更加顯著.二、進(jìn)行了流動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn),揭示了電流體順電效應(yīng)和

5、蠕動(dòng)效應(yīng)兩種加速機(jī)理.場強(qiáng)越大的區(qū)域氣體靜壓反而越低,而與瞬間電極的極性無關(guān),導(dǎo)致了氣體從高壓區(qū)到低壓區(qū)的流動(dòng),因此只要適當(dāng)改變電場的分布就可以使氣體產(chǎn)生加速,這就等離子體主動(dòng)流動(dòng)控制的加速機(jī)理.采用非對稱的電極分布或者在對稱分布的電極上施加多相位的激勵(lì)電壓,合成了一個(gè)非對稱而且是沿著某個(gè)方向變化的電場促使流動(dòng)加速,這就是順電加速效應(yīng)和蠕動(dòng)加速效應(yīng)的本質(zhì).三、確定研究方案.該文追蹤目前國外最先進(jìn)的技術(shù),綜合電磁理論、等離子體技術(shù)、空氣動(dòng)