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Abstract

本发明公开了一种低电压驱动的高效能等离子体气动激励器，包括微型放电腔体和低压直流电源驱动电路，放电腔体内设有多组放电电极，每组放电电极均由阳极电极和阴极电极构成，且阳极电极和阴极电极一一对应并形成气体放电间隙；第一组放电电极的气体放电间隙小于其他组放电电极的气体放电间隙；低压直流电源驱动电路包括多组充放电回路，每组充放电回路均对应连接一组放电电极。本发明结构不仅降低了激励器的驱动电压，而且提高了腔体放电的沉积能量，能够产生高动量的合成射流。同时本发明还充分利用微型腔体空间，提高空间利用率，进一步减小激励器系统的体积和重量，有效提高了激励器的效能，相比于本领域的同类型激励器更加符合实际使用。

Description

一种低电压驱动的高效能等离子体气动激励器
技术领域
本发明涉及一种低电压驱动的高效能等离子体气动激励器，属于流体控制技术领域。
背景技术
流动控制技术是通过对运动的流体施加力、质量、热量、电磁等物理量来改变流动状态，从而也改变运动物体的受力状态或运动状态。合成射流技术要实现在宏观大尺度上流动主动控制，如机翼气动力控制、飞行器飞行控制、高速射流矢量控制、燃烧室燃烧掺混控制等，除了要求激励器易于微小型化外，合成射流激励器必须能够产生较高动量的合成射流，能对外流场环境施加有效影响，工作频率要高、频率范围要宽，同时激励器还必须能够在高速、高温、高压环境下进行有效工作。
但是，对于合成射流激励器来说，其存在体积较大，产生的射流动量不足，空间利用率不高等问题。除此之外，激励器所需电压值较高，以至于所需电源体积较大，从而间接性地降低了激励器的空间利用率，而空间利用率极大程度上决定了激励器的使用范围与使用效果。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：一种低电压驱动的高效能等离子体气动激励器，所述激励器包括一微型放电腔体和一低压直流电源驱动电路，所述放电腔体内设有多组放电电极，所述每组放电电极均由阳极电极和阴极电极构成，且阳极电极和阴极电极一一对应并形成气体放电间隙；所述第一组放电电极的气体放电间隙小于其他组放电电极的气体放电间隙；所述低压直流电源驱动电路包括多组充放电回路，所述每组充放电回路均对应连接一组放电电极；所述直流电源的正负极分别串联一限流电阻后与第一级储能电容并联连接，之后的每一级储能电容的正负极分别串联限流电阻后与上一级储能电容并联，构成多组充放电回路；所述第一组放电电极的阳极电极与第一级储能电容的正极相连，第一组放电电极的阴极电极与直流电源的负极相连；所述之后的每一组放电电极的阳极电极与该级储能电容的正极相连，阴极电极串联一限流电阻后与上一级储能电容的负极相连。
优选的，所述各组放电电极的阳极电极和阴极电极均采用针状电极。
优选的，所述各组放电电极的阳极电极和阴极电极分别通过螺纹与放电腔体相连接，且与放电腔体相连接的一端凸出于所述放电腔体。
优选的，所述各组放电电极的阳极电极和阴极电极凸出于所述放电腔体的一端连接该组放电电极对应的充放电回路。
优选的，所述阴极电极和阳极电极均采用铜钨合金制作。
优选的，所述放电腔体为圆柱形空心腔体。
优选的，所述放电腔体材料采用耐高温绝缘材料制作。
优选的，所述多组放电电极均匀布置于所述放电腔体的腔体侧壁及腔体底座上。
本发明采用如上技术方案所带来的有益效果是：本发明激励器通过在耐高温绝缘微型放电腔体内均匀布置多组放电电极并形成多气体放电间隙，并使第一组放电电极的气体放电间隙小于其他组放电电极的气体放电间隙，以及通过在放电腔体外连接如上结构的低压直流电源驱动电路，使放电腔体内部的多气体放电间隙依次击穿。本发明通过采用如上结构的激励器，不仅降低了激励器的驱动电压，解决了普通激励器所需电压源电压值较高的问题，而且提高了腔体放电的沉积能量，能够产生高动量的合成射流。同时本发明充分利用微型腔体的空间，提高空间利用率，进一步减小了激励器的体积和重量，使其所产生的能量较高，有效提高了激励器的效能，相比于本领域的同类型激励器更加适用于实际使用。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的激励器的主视图；
图2是本发明一个实施例提供的激励器的俯视图；
图3是本发明一个实施例提供的低压直流电源驱动电路图。
具体实施方式
下面结合附图和一实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1至图3所示，本发明提供的一种低压驱动的高效能等离子体气动激励器，激励器包括一微型放电腔体1和一低压直流电源驱动电路2，微型放电腔体1为耐高温绝缘圆柱形空心腔体，为充分利用微型放电腔体的空间，提高空间利用率，在微型放电腔体1的腔体侧壁及腔体底座上均匀布置8组放电电极，每组放电电极均由阴极电极和阳极电极构成，且阴极电极和阳极电极一一对应并且形成气体放电间隙，即8组放电电极共生成8个气体放电间隙，此时阴极电极和阳极电极共16个，包括8个阴极电极和8个阳极电极，每组的阴极电极和阳极电极一一对应形成1个气体放电间隙，并使第一组放电电极的气体放电间隙小于其他组放电电极的气体放电间隙。阴极电极和阳极电极均采用铜钨合金制作，每组的阴极电极和阳极电极均采用针状电极，并且分别通过螺纹与放电腔体相连接，且与放电腔体相连接的一端凸出于所述放电腔体。
微型放电腔体1通过低压直流电源驱动电路2驱动，如图3所示，低压直流电源驱动电路2包括多组充放电回路，每组充放电回路均对应连接一组放电电极，通过将所述各组放电电极的阳极电极和阴极电极凸出于所述放电腔体的一端连接该组放电电极对应的充放电回路。具体的，直流电源的正负极分别串联一限流电阻后与第一级储能电容并联连接，之后的每一级储能电容的正负极分别串联限流电阻后与上一级储能电容并联，构成多组充放电回路。第一组放电电极的阳极电极与第一级储能电容的正极相连，第一组放电电极的阴极电极与直流电源的负极相连。之后的每一组放电电极的阳极电极与该级储能电容的正极相连，阴极电极串联一限流电阻后与上一级储能电容的负极相连。
在本实施例中，每组充放电回路均对应连接一组放电电极，如图3所示，第一组放电电极的阳极电极对应A2，第一组放电电极的阴极电极对应A1，第二组放电电极的阳极电极对应A4，第二组放电电极的阴极电极对应A3，依此类推，使各组放电电极与其放电回路的相应位置一一对应。本发明在充放电回路中串联限流电阻，其作用是使电阻两端的电位不会瞬间相同，使整个充放电回路达到所需要的作用。本发明每组放电电极的阴极电极和阳极电极均采用针状电极，其作用是提高了微型放电腔体的空间利用率，并且击穿电压也比较低。
在放电过程中，直流电源对各级储能电容充电，在此过程中，储能电容以及放电电极之间的电压值增大，由于第一组放电电极的气体放电间隙小于其他组放电电极的气体放电间隙，第一组放电电极的气体放电间隙首先放电，并且记此时放电的电压值为U，则此时储能电容C1、C2两端的电位差为U，在第一组放电电极的气体放电间隙放电时，C1接地端电位为-U，则第二组放电电极的气体放电间隙之间的电位差为2U。同理，在其他组放电电极后续依次放电过程中，各放电电极的气体放电间隙两端电压值逐步上升。
本发明技术方案主要在于所述激励器的结构，本发明可根据实际需要，分别选取各元件规格以及所需放电间隙数等，使激励器连接电源，调整电压值，使放电间隙导通，获得能量。例如，激励器根据所需能量确定选用几组放电电极，以及各组放电电极的气体放电间隙距离的具体数值也是根据需要进行选择或设置，如所需能量大，则气体放电间隙距离变大，小则反之。
本发明激励器通过在耐高温绝缘微型放电腔体内均匀布置多组放电电极并形成多气体放电间隙，并使第一组放电电极的气体放电间隙小于其他组放电电极的气体放电间隙，以及通过在放电腔体外连接如上结构的低压直流电源驱动电路，使放电腔体内部的多气体放电间隙依次击穿。本发明通过采用如上结构的激励器，不仅降低了激励器的驱动电压，解决了普通激励器所需电压源电压值较高的问题，而且提高了腔体放电的沉积能量，能够产生高动量的合成射流。同时本发明充分利用微型腔体的空间，提高空间利用率，进一步减小了激励器的体积和重量，使其所产生的能量较高，有效提高了激励器的效能，相比于本领域的同类型激励器更加适用于实际使用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案所述的精神范围。

Claims (8)

1.一种低电压驱动的高效能等离子体气动激励器，其特征在于，
所述激励器包括一微型放电腔体和一低压直流电源驱动电路，所述放电腔体内设有多组放电电极，每组放电电极均由阳极电极和阴极电极构成，且阳极电极和阴极电极一一对应并形成气体放电间隙；所述每组放电电极中的第一组放电电极的气体放电间隙小于其他组放电电极的气体放电间隙；所述第一组放电电极的气体放电间隙首先放电，其他组放电电极的气体放电间隙后续依次击穿放电；所述低压直流电源驱动电路包括多组充放电回路，所述每组充放电回路均对应连接一组放电电极；所述直流电源的正负极分别串联一限流电阻后与第一级储能电容并联连接，之后的每一级储能电容的正负极分别串联限流电阻后与上一级储能电容并联，构成多组充放电回路；所述第一组放电电极的阳极电极与第一级储能电容的正极相连，第一组放电电极的阴极电极与直流电源的负极相连；所述之后的每一组放电电极的阳极电极与该级储能电容的正极相连，阴极电极串联一限流电阻后与上一级储能电容的负极相连。
2.根据权利要求1所述的等离子体气动激励器，其特征在于，
所述各组放电电极的阳极电极和阴极电极均采用针状电极。
3.根据权利要求2所述的等离子体气动激励器，其特征在于，
所述各组放电电极的阳极电极和阴极电极分别通过螺纹与放电腔体相连接，且与放电腔体相连接的一端凸出于所述放电腔体。
4.根据权利要求3所述的等离子体气动激励器，其特征在于，
所述各组放电电极的阳极电极和阴极电极凸出于所述放电腔体的一端连接该组放电电极对应的充放电回路。
5.根据权利要求1所述的等离子体气动激励器，其特征在于，
所述阴极电极和阳极电极均采用铜钨合金制作。
6.根据权利要求1所述的等离子体气动激励器，其特征在于，
所述放电腔体为圆柱形空心腔体。
7.根据权利要求1所述的等离子体气动激励器，其特征在于，
所述放电腔体材料采用耐高温绝缘材料制作。
8.根据权利要求 6所述的等离子体气动激励器，其特征在于，
所述多组放电电极均匀布置于所述放电腔体的腔体侧壁及腔体底座上。
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