【摘 要】
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等离子体滑移放电作为一种新型等离子体放电形式,正在逐步应用于流动控制技术领域。本文通过对滑移放电激励器的特性进行的细致研究,为理解滑移放电的机理及未来应用在全尺寸
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等离子体滑移放电作为一种新型等离子体放电形式,正在逐步应用于流动控制技术领域。本文通过对滑移放电激励器的特性进行的细致研究,为理解滑移放电的机理及未来应用在全尺寸飞行器上提供实验参考依据。文中首先简要介绍分析了等离子体放电理论及等离子体对流场控制的三个机理。而后研究了产生稳定滑移放电所需要的实验条件,研究结果表明,在适当的实验参数下,一种三电极形式的激励器被一个高压交流毫秒电源和一个负向偏置的高压交流毫秒电源激励,能够产生的滑移放电现象。在标准大气下,通过观察等离子体放电几何形态学结构,发现当高压交流电压峰峰值为18kV,负向偏置高压交流电压值为-18kV,频率均为7.7kHz时,能够产生稳定滑移放电现象。其次对等离子体滑移放电激励器的放电特性、温度特性和流场特性进行了实验研究,发现当产生滑移放电瞬间,电流值突然增大从而使得功耗增加,此外通过红外热成像技术得到了产生稳定滑移放电时激励器的二维温度分布,温度分布与电压大小和占空比有密切联系,而与频率关系不大。运用粒子图像测速(PIV)技术得到激励器流场特性,诱导气流随加载电压的增大而增大,通过改变加载在电极的电压大小,可以控制气流的偏转方向,同时也研究了占空比和放电频率对流场的影响。最后,通过烟线法和PIV流场测试技术对滑移放电流动分离的控制效果进行研究,实验结果表明,在低速流动下,当开启激励时分离点后移,分离区域明显减少。通过对飞行器的气动力测量发现激励器开启时,飞行器的升力得到提高,开启单边激励器时,能够对飞行器的滚转力矩进行控制。高速下的控制效果有待进一步的研究。
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