用于電流體動(dòng)力氣流控制的等離子體發(fā)生器的研究.pdf

1、基于常壓等離子體的電流體動(dòng)力學(xué)(EHD)氣流控制技術(shù)在不存在機(jī)械活動(dòng)部件的條件下可以把電能轉(zhuǎn)化為空氣的動(dòng)能,避免了傳統(tǒng)機(jī)械控制設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,產(chǎn)生噪聲和振動(dòng),易磨損,易故障等缺點(diǎn),在飛機(jī)起降、風(fēng)力發(fā)電等空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展前景。近年來(lái),EHD等離子體發(fā)生器的原理及應(yīng)用得到了廣泛的研究與關(guān)注,但總體來(lái)看仍存在著大量問題懸而未決。首先,其實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的具體物理過程尚不清晰,等離子體發(fā)生器氣流加速理論仍很不成熟;其次,等離子體發(fā)生器的沿

2、面閃絡(luò)、產(chǎn)生氣流的方向等問題仍沒有得到合理的解決;最后,等離子體發(fā)生器的能量轉(zhuǎn)化效率仍然很低。如何對(duì)等離子體發(fā)生器進(jìn)行性能優(yōu)化,通過選擇最佳的等離子體發(fā)生器參數(shù)來(lái)提高EHD等離子體發(fā)生器的能量轉(zhuǎn)化效率就成為EHD等離子體發(fā)生器研究中的關(guān)鍵問題。
　　 基于以上考慮,本文主要利用搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)并附以相應(yīng)的理論分析,對(duì)目前EHD等離子體發(fā)生器存在的這些問題進(jìn)行深入研究與分析。首先,本文分別對(duì)低電極封裝的和對(duì)稱結(jié)構(gòu)的等離

3、子體發(fā)生器進(jìn)行了研究,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探索了等離子體發(fā)生器的氣流加速理論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:低電極封裝可有效提高等離子體發(fā)生器的效率;而負(fù)離子在氣流加速中似乎起到推動(dòng)作用。其次,本文利用實(shí)驗(yàn)證明了利用面板封裝可有效抑制等離子體發(fā)生器沿面閃絡(luò)的產(chǎn)生,進(jìn)而明顯改善等離子體發(fā)生器的性能。而在等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的氣流方向這個(gè)問題上,本文則是一方面對(duì)等離子體發(fā)生器垂直方向的推力進(jìn)行了測(cè)量,另一方面則測(cè)量了等離子體發(fā)生器產(chǎn)生氣流的垂直速度分量。實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果表明:EHD等離子體發(fā)生器對(duì)周圍氣體垂直方向的推力和產(chǎn)生氣流速度的垂直分量基本可以忽略不計(jì)。
　　 等離子體發(fā)生器的諸多參數(shù),例如等離子體發(fā)生器的電極水平間距和電極寬度等幾何參數(shù)和電源頻率和電壓幅值等電源參數(shù),對(duì)等離子體發(fā)生器產(chǎn)生氣流速度的大小有著顯著的影響。因此,本文利用實(shí)驗(yàn)的方法探討了等離子體發(fā)生器的各種參數(shù)對(duì)等離子體發(fā)生器性能影響的規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上給出了EHD等離子體發(fā)生器的最佳參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:低電極寬度W2對(duì)等離