单介质阻挡放电等离子体激励对平板气膜冷却性能的影响

发布时间：2021-07-15 08:58

　　为了研究单介质阻挡放电（SDBD）等离子体激励对平板气膜冷却性能的影响,采用数值求解耦合等离子体电动激励力的雷诺时均Navier-Stokes（RANS）方程组的方法,利用已有的实验数据考核了等离子体线性化激励模型和数值求解方法的有效性,获得了6种归一化激励强度、5种归一化激励频率和3种吹风比条件下,存在SDBD等离子体激励时壁面的气膜冷却效率分布及其附近的流场结构,并与无等离子体激励的气膜冷却工况进行了对比。研究结果表明:与无SDBD等离子体激励时相比,施加SDBD等离子体激励显著提升了平板气膜冷却性能,抑制了气膜孔下游肾形涡对的发展,使近壁面流向速度梯度增大、流向速度峰值提升、冷气沿展向及流向的覆盖范围均扩大。当归一化激励强度由40增至140时,平板气膜冷却效率显著提高;当归一化激励强度为100时,中心线及展向平均气膜冷却效率的极值分别比无SDBD等离子体激励的工况提高了105%及200%。当归一化激励频率由1.25增至6.25时,平板气膜冷却效率也逐渐提升;与无SDBD等离子体激励的工况相比,当归一化激励频率为3.75时,中心线及展向平均气膜冷却效率极值分别提升了75%及100%... 

【文章来源】：西安交通大学学报. 2020,54(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

平板气膜冷却计算域及边界条件

SDBD等离子体激励器的安装位置

图3a给出了非对称SDBD等离子体激励器的结构示意图，当施加1～30kV、50 Hz～20kHz的正弦电压时，首先在绝缘介质上侧形成激励电场，流经该电场的外界气流发生离解和电离产生等离子体，如阴影区域P所示。该激励电场为类三角形区域，上极板尾缘处电场线密集且电场强度最大（对应图3b中黑色加粗区域），绝缘介质表面电场线疏散且电场强度较小[16]。基于等离子体区域电场线及场强的分布特点，图3b给出了线性化等离子体激励模型，据此可将+X及-Y轴方向的定常平均有效激励力Fxa及Fya分别表示为外加电压有效值Ua、交变频率f、极板流向间距L、等离子体区域法向高度a及流向长度b等变量的函数[16-17]。在本文计算中，线性化激励模型的参数取值如表2所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]大气压放电等离子体研究进展综述[J]. 李和平,于达仁,孙文廷,刘定新,李杰,韩先伟,李增耀,孙冰,吴云.  高电压技术. 2016(12)



本文编号：3285400