纳秒脉冲驱动下表面介质阻挡放电特性研究

发布时间：2020-06-18 19:54

【摘要】：纳秒脉冲激励的表面介质阻挡放电(SDBD)作为气体放电的重要形式之一,具有良好的电学性能和气动性能,已广泛应用于航天航空等领域。如何进一步优化SDBD电学性能并提高流动控制能力是目前面临的难题。因此,本文依托国家自然科学基金面上项目(51577177)和中央高校基本科研业务费重大项目(2016ZZD07),以纳秒脉冲SDBD为研究对象,对不同脉冲激励参数和气压参数条件下激励器的电学特性和流动特性进行了研究。首先,搭建纳秒脉冲表面介质阻挡放电测试系统,开展大气压下脉冲上升沿和脉冲宽度对纳秒脉冲SDBD电学特性及诱导冲击波特性影响研究。研究表明:脉冲电流、功率能量及放电均匀性与脉冲上升沿的大小紧密相关,而与脉冲宽度关联不大。脉冲上升沿对激励器诱导的圆弧形冲击波在强度和传播速度方面影响较大,同时,微秒量级的脉冲宽度能够诱导出两组冲击波。其次,搭建低气压模拟系统,开展气压对增强型纳秒脉冲SDBD电学特性及光谱特性影响研究。研究表明:等离子体形态由气压和直流分量共同决定,且低气压条件下激发表面滑闪放电所需的电压幅值较低。在电压激发差值和气压的共同作用下,放电存在三种模式,即两电极SDBD、表面滑闪放电和火花放电。另外,激励器发射光谱强度随着气压的下降而有所提高,气压对等离子体温度影响较大。最后,利用粒子图像测速系统分别研究脉冲激励参数和气压参数对纳秒脉冲SDBD流动特性的影响。研究表明:上升沿、重复频率和直流分量在诱导漩涡作用强度、诱导漩涡扰动面积及稳定射流速度方面影响较大,且50 ns上升沿能够诱导出两个漩涡。另外,随着气压的下降,诱导流线的分布发生改变,射流方向由竖直向上偏转为水平向左,射流速度逐渐增大。综上所述,通过脉冲激励参数的优化选择能够获得均匀稳定的低温等离子体,提高其气动激励的效果;同时,研究低压环境中纳秒脉冲表面介质阻挡放电特性,对于表面介质阻挡放电在流动控制领域的实际应用和推广具有重要意义。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O461.2
【图文】：

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