CN103501572A - 射流式等离子体激励器及其流动控制方法 - Google Patents

Abstract

射流式等离子体激励器及其流动控制方法。 流动控制中常用的介质阻挡放电等离子体发生器材质多为环氧树脂纤维板、聚四氟乙烯等绝缘性能较强的材质，介质的等离子体发生器可应用于流动控制试验，易被击穿，耐高压性能不好，且诱导气流速度低。本发明方法包括：石英玻璃管（ 1 ），所述的石英玻璃管一端具有通孔（ 2 ），所述的石英玻璃管另一端具有一组射流出口（ 3 ），所述的射流出口内具有负电极条（ 4 ），所述的连接口内具有正电极条（ 5 ），所述的正电极条和负电极条分别连接纳秒电源（ 6 ）的两极；所述的石英玻璃管内的正电极条和负电极条之间具有间距 H ，所述的间距 H 的范围为 2mm~8mm 。本发明用于飞机模型的流动控制。

Description

射流式等离子体激励器及其流动控制方法

技术领域：

本发明涉及一种射流式等离子体激励器及其流动控制方法。

背景技术：

流动控制可以改善飞机表面的流场，减小飞机的飞行阻力，提高飞机的操纵性和稳定性。在流动控制中，等离子体控制作为流动控制的一种方法，由于没有运动部件、结构简单紧凑、制作方便、运行频带宽、对飞机表面的气动力影响小等优点受到世界各国研究机构的广泛关注。产生等离子体的方法很多，目前在流动控制中常用的方法是常压辉光放电等离子体，又称介质阻挡放电。介质阻挡放电等离子体发生器介质材质见报的多为环氧树脂纤维板、聚四氟乙烯等绝缘性能较强的材质，这些介质的等离子体发生器可应用于流动控制试验，但介质阻挡放电式等离子体发生器易被击穿，耐高压性能不好，且诱导气流速度低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种射流式等离子体激励器及其流动控制方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种射流式等离子体激励器，其组成包括：石英玻璃管，所述的石英玻璃管一端具有通孔，所述的石英玻璃管另一端具有一组射流出口，所述的射流出口内具有负电极条，所述的连接口内具有正电极条，所述的正电极条和负电极条分别连接纳秒电源的两极；所述的石英玻璃管内的正电极条和负电极条之间具有间距H，所述的间距H的范围为2 mm ~8mm。

所述的射流式等离子体激励器，所述的间距H为5mm。

所述的射流式等离子体激励器，所述的纳秒电源的占空比的调整范围为5%~20％。

所述的射流式等离子体激励器，所述的纳秒电源的占空比调整为10％。

所述的射流式等离子体激励器，所述的电源的电压的调整范围为8KV~15KV。

所述的射流式等离子体激励器，所述的电源的电压调整为12KV。

所述的射流式等离子体激励器，所述的电源的频率的调整范围为小于5000HZ。

所述的射流式等离子体激励器，所述的电源的频率调整为100HZ。

一种射流式等离子体激励器的流动控制方法，正电极条、负电极条安装于石英玻璃管内，而正电极条、负电极条又分别连接纳秒电源的两极，接通电流后，利用正电极条对负电极条的高压脉冲电弧放电，使石英玻璃管内的空气温度突然升高，气体膨胀后压力增大，所述的石英玻璃管内空气由射流出口形成射流，所述的射流在射流出口处因强剪切作用而发生分离，形成一股分离涡环，所述的分离涡环促进模型表面附面层与外界气流的掺混，从而抑制流动分离；高压脉冲放电结束后，所述的石英玻璃管内气流温度开始降低、压力减小，所述的石英玻璃管开始吸气使内外压力平衡。

所述的射流式等离子体激励器的流动控制方法，完成一次高压脉冲放电后，下一次正电极条对负电极条的高压脉冲会再次形成射流，往复上述过程实现流动控制。

有益效果：

1. 本发明设计的射流式等离子体激励器的石英玻璃管一端设计了一组射流出口，用于正电极条对负电极条产生高压脉冲电弧放电而实现石英玻璃管内的膨胀效果，往复膨胀到压力平衡的过程实现流动控制的过程；而石英玻璃管本身具有耐高温、介电常数高、化学性能稳定的优点，利用石英玻璃管的形状、大小均可变的好处，将石英玻璃管应用于不同外形的机翼表面的等离子体流动控制，提高了适用范围。

2. 本发明的射流式等离子体发生器所选用的石英玻璃管、和正负电极条的材料安全，且整体结构简单，对采集系统电磁干扰小，性能稳定，能量消耗低，流动控制效果好，加工成本、安装难度、维护费用都非常低，并可重复使用。克服了以往介质阻挡放电方式激励器易被击穿的不利因素；改变了质阻挡放电方式激励器诱导气流速度小的弊端。

3. 本发明设计在石英玻璃管一端的射流出口能够任意改变，而改变了射流口的方向后能够形成与风洞来流成任意角度的射流，再通过激励器电源占空比的调整，可改变激励器的放电时间，此结构的射流式等离子体激励器在飞机模型的风洞试验中具有良好的应用效果。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种射流式等离子体激励器，其组成包括：石英玻璃管1，所述的石英玻璃管一端具有通孔2，所述的石英玻璃管另一端具有一组射流出口3，所述的射流出口内具有负电极条4，所述的连接口内具有正电极条5，所述的正电极条和负电极条分别连接纳秒电源6的两极；所述的石英玻璃管内的正电极条和负电极条之间具有间距H，所述的间距H的范围为2 mm ~8mm。

实施例2：

实施例1所述的射流式等离子体激励器，所述的间距H为5mm。

实施例3：

实施例1或2所述的射流式等离子体激励器，所述的纳秒电源的占空比的调整范围为5%~20％。

实施例4：

实施例1或2或3所述的射流式等离子体激励器，所述的纳秒电源的占空比调整为10％。

实施例5：

实施例1或2或3或4所述的射流式等离子体激励器，所述的电源的电压的调整范围为8KV~15KV。

实施例6：

实施例1或2或3或4或5所述的射流式等离子体激励器，所述的电源的电压调整为12KV。

实施例7：

实施例1或2或3或4或5或6所述的射流式等离子体激励器，所述的电源的频率的调整范围为小于5000HZ。

实施例8：

实施例1或2或3或4或5或6或7所述的射流式等离子体激励器，所述的电源的频率调整为100HZ。

实施例9：

实施例1或2或3或4或5或6或7或8所述的射流式等离子体激励器，所述的射流出口个数为1，所述的射流出口的最佳形状为圆形。

实施例10：

实施例1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的射流式等离子体激励器，所述的石英玻璃管的形状、大小根据不同外形机翼表面的等离子体流动控制。

实施例11：

一种实施例1-10之一所述的射流式等离子体激励器的流动控制方法，正电极条、负电极条安装于石英玻璃管内，而正电极条、负电极条又分别连接纳秒电源的两极，接通电流后，利用正电极条对负电极条的高压脉冲电弧放电，使石英玻璃管内的空气温度突然升高，气体膨胀后压力增大，所述的石英玻璃管内空气由射流出口形成射流，所述的射流在射流出口处因强剪切作用而发生分离，形成一股分离涡环，所述的分离涡环促进模型表面附面层与外界气流的掺混，从而抑制流动分离；高压脉冲放电结束后，所述的石英玻璃管内气流温度开始降低、压力减小，所述的石英玻璃管开始吸气使内外压力平衡。

实施例12：

实施例11所述的射流式等离子体激励器的流动控制方法，完成一次高压脉冲放电后，下一次正电极条对负电极条的高压脉冲会再次形成射流，往复上述过程实现流动控制。

Claims (10)

1.一种射流式等离子体激励器，其组成包括：石英玻璃管，其特征是：所述的石英玻璃管一端具有通孔，所述的石英玻璃管另一端具有一组射流出口，所述的射流出口内具有负电极条，所述的连接口内具有正电极条，所述的正电极条和负电极条分别连接纳秒电源的两极；所述的石英玻璃管内的正电极条和负电极条之间具有间距H，所述的间距H的范围为2 mm ~8mm。

2.根据权利要求1所述的射流式等离子体激励器，其特征是：所述的间距H为5mm。

3.根据权利要求1或2所述的射流式等离子体激励器，其特征是：所述的纳秒电源的占空比的调整范围为5%~20％。

4.根据权利要求1或2或3所述的射流式等离子体激励器，其特征是：所述的纳秒电源的占空比调整为10％。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的射流式等离子体激励器，其特征是：所述的电源的电压的调整范围为8KV~15KV。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的射流式等离子体激励器，其特征是：所述的电源的电压调整为12KV。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的射流式等离子体激励器，其特征是：所述的电源的频率的调整范围为小于5000HZ。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的射流式等离子体激励器，其特征是：所述的电源的频率调整为100HZ。

9.一种权利要求1或2或3或4或5或6或7或8之一所述的射流式等离子体激励器的流动控制方法，其特征是：正电极条、负电极条安装于石英玻璃管内，而正电极条、负电极条又分别连接纳秒电源的两极，接通电流后，利用正电极条对负电极条的高压脉冲电弧放电，使石英玻璃管内的空气温度突然升高，气体膨胀后压力增大，所述的石英玻璃管内空气由射流出口形成射流，所述的射流在射流出口处因强剪切作用而发生分离，形成一股分离涡环，所述的分离涡环促进模型表面附面层与外界气流的掺混，从而抑制流动分离；高压脉冲放电结束后，所述的石英玻璃管内气流温度开始降低、压力减小，所述的石英玻璃管开始吸气使内外压力平衡。

10.根据权利要求9所述的射流式等离子体激励器的流动控制方法，其特征是：完成一次高压脉冲放电后，下一次正电极条对负电极条的高压脉冲会再次形成射流，往复上述过程实现流动控制。

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