沿面介质阻挡放电等离子体及其气动特性研究
发布时间：2023-03-22 21:24
沿面介质阻挡放电(Surface Dielectric Barrier Discharge,SDBD)等离子体主动流动控制技术具有结构简单、无运动部件、能耗低、响应时间短及激励频带宽等优点,近年来已成为国际上等离子体动力学与空气动力学交叉领域的前沿研究热点。SDBD等离子体中的带电粒子在电场作用下加速并与中性气体分子碰撞传递动量产生“离子风”,使其具备流动控制能力。“离子风”速度大小能够决定其激励器的应用性能。但是当前SDBD等离子体激励器诱导的“离子风”速度很低,仅为几米每秒,难以达到实际应用需求。为了克服并解决这一难题,必须优化改进SDBD等离子体激励器性能,提高其电流体力(Electro-hydro-dynamic,EHD)效果,同时需进一步探究SDBD等离子体激励器在不同优化条件下的电学特性及产生的动力学性能,以便对SDBD等离子体激励器的优化改进提供正确的理论指导。基于此,本文以大气压SDBD等离子体激励器为研究对象,以提高等离子体激励器动力学性能及探究内部物理机理为目的,开展了以下工作:1.设计研制了四种不同裸电极结构的SDBD等离子体激励器,即分别使用平板铝箔、锋锐刀片、...
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 大气压放电等离子体流动控制的研究现状
1.1.1 流动控制简介
1.1.2 等离子体流动控制研究现状
1.1.3 表面产生等离子体流动控制方法
1.2 沿面介质阻挡放电等离子体流动控制相关工作研究进展
1.2.1 SDBD等离子体流动控制的研究方向
1.2.2 SDBD等离子体流动控制研究中亟待解决的问题
1.3 本文的研究目的和重点
2 SDBD等离子体流动控制实验装置与电势测量手段
2.1 电学实验装置
2.1.1 激励电源介绍
2.1.2 电学诊断装置
2.1.3 光学测量装置
2.1.4 表面电势探针设计
2.2 SDBD等离子体激励器动力效应测量系统
2.2.1 推力测量装置
2.2.2 “离子风”速度测量装置
2.2.3 气流场纹影成像装置
3 不同裸电极SDBD等离子体激励器的设计及特性研究
3.1 引言
3.2 实验装置
3.2.1 不同裸电极SDBD等离子体激励器的设计
3.2.2 电回路设计及光电测量装置
3.2.3 动力学诊断装置
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同裸电极结构激励器放电等离子体图像
3.3.2 不同裸电极结构激励器放电电流
3.3.3 放电等离子体演化图像
3.3.4 不同裸电极结构激励器的功率
3.3.5 SDBD等离子体激励器表面电势分布
3.3.6 不同裸电极结构激励器诱导气流速度分布
3.3.7 SDBD等离子体激励器产生的推力
3.3.8 纹影图像
3.4 本章小结
4 不同高度排针裸电极SDBD等离子体激励器设计及实验研究
4.1 引言
4.2 实验装置
4.2.1 单排针裸电极结构SDBD等离子体激励器设计
4.2.2 电回路设计及光电测量装置
4.2.3 SDBD等离子体激励器动力效应测量装置
4.3 结果与讨论
4.3.1 SDBD等离子体激励器放电图像
4.3.2 不同裸电极高度下SDBD等离子体激励器表面电势分布
4.3.3 不同裸电极高度下SDBD等离子体激励器诱导气流速度分布
4.3.4 不同裸电极高度下SDBD等离子体激励器产生的推力
4.3.5 不同裸电极高度下SDBD等离子体激励器产生的流场纹影图像
4.4 本章小结
5 不同裸电极SDBD等离子体激励器在交直流双高压驱动下的实验研究
5.1 引言
5.2 实验装置及电路设计
5.3 结果与讨论
5.3.1 不同直流偏置电压下的表面电势分布
5.3.2 SDBD等离子体电动势特性
5.3.3 “离子风”速度分布
5.3.4 推力测量
5.3.5 纹影图像
5.4 本章小结
6 交流与纳秒脉冲双高压驱动SDBD等离子体激励器的实验研究
6.1 引言
6.2 实验装置
6.2.1 铜网裸电极SDBD等离子体激励器结构
6.2.2 电路设计与光电测量装置
6.2.3 SDBD等离子体激励器动力学诊断装置
6.3 结果与讨论
6.3.1 双高压驱动下的电学特性
6.3.2 双高压驱动下的动力学特性
6.3.3 不同频率正脉冲电压与交流信号配比叠加时的放电特性
6.3.4 不同频率正脉冲电压与交流信号配比叠加时的动力学特性
6.3.5 负脉冲电压叠加于不同交流相位时SDBD体系的推力
6.3.6 负脉冲电压叠加于交流波谷及波峰时SDBD体系电学特性
6.3.7 负脉冲电压与交流信号1:4配比叠加时SDBD体系电学特性
6.3.8 不同频率负脉冲电压与交流信号配比叠加时的动力学特性
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3767607
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 大气压放电等离子体流动控制的研究现状
1.1.1 流动控制简介
1.1.2 等离子体流动控制研究现状
1.1.3 表面产生等离子体流动控制方法
1.2 沿面介质阻挡放电等离子体流动控制相关工作研究进展
1.2.1 SDBD等离子体流动控制的研究方向
1.2.2 SDBD等离子体流动控制研究中亟待解决的问题
1.3 本文的研究目的和重点
2 SDBD等离子体流动控制实验装置与电势测量手段
2.1 电学实验装置
2.1.1 激励电源介绍
2.1.2 电学诊断装置
2.1.3 光学测量装置
2.1.4 表面电势探针设计
2.2 SDBD等离子体激励器动力效应测量系统
2.2.1 推力测量装置
2.2.2 “离子风”速度测量装置
2.2.3 气流场纹影成像装置
3 不同裸电极SDBD等离子体激励器的设计及特性研究
3.1 引言
3.2 实验装置
3.2.1 不同裸电极SDBD等离子体激励器的设计
3.2.2 电回路设计及光电测量装置
3.2.3 动力学诊断装置
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同裸电极结构激励器放电等离子体图像
3.3.2 不同裸电极结构激励器放电电流
3.3.3 放电等离子体演化图像
3.3.4 不同裸电极结构激励器的功率
3.3.5 SDBD等离子体激励器表面电势分布
3.3.6 不同裸电极结构激励器诱导气流速度分布
3.3.7 SDBD等离子体激励器产生的推力
3.3.8 纹影图像
3.4 本章小结
4 不同高度排针裸电极SDBD等离子体激励器设计及实验研究
4.1 引言
4.2 实验装置
4.2.1 单排针裸电极结构SDBD等离子体激励器设计
4.2.2 电回路设计及光电测量装置
4.2.3 SDBD等离子体激励器动力效应测量装置
4.3 结果与讨论
4.3.1 SDBD等离子体激励器放电图像
4.3.2 不同裸电极高度下SDBD等离子体激励器表面电势分布
4.3.3 不同裸电极高度下SDBD等离子体激励器诱导气流速度分布
4.3.4 不同裸电极高度下SDBD等离子体激励器产生的推力
4.3.5 不同裸电极高度下SDBD等离子体激励器产生的流场纹影图像
4.4 本章小结
5 不同裸电极SDBD等离子体激励器在交直流双高压驱动下的实验研究
5.1 引言
5.2 实验装置及电路设计
5.3 结果与讨论
5.3.1 不同直流偏置电压下的表面电势分布
5.3.2 SDBD等离子体电动势特性
5.3.3 “离子风”速度分布
5.3.4 推力测量
5.3.5 纹影图像
5.4 本章小结
6 交流与纳秒脉冲双高压驱动SDBD等离子体激励器的实验研究
6.1 引言
6.2 实验装置
6.2.1 铜网裸电极SDBD等离子体激励器结构
6.2.2 电路设计与光电测量装置
6.2.3 SDBD等离子体激励器动力学诊断装置
6.3 结果与讨论
6.3.1 双高压驱动下的电学特性
6.3.2 双高压驱动下的动力学特性
6.3.3 不同频率正脉冲电压与交流信号配比叠加时的放电特性
6.3.4 不同频率正脉冲电压与交流信号配比叠加时的动力学特性
6.3.5 负脉冲电压叠加于不同交流相位时SDBD体系的推力
6.3.6 负脉冲电压叠加于交流波谷及波峰时SDBD体系电学特性
6.3.7 负脉冲电压与交流信号1:4配比叠加时SDBD体系电学特性
6.3.8 不同频率负脉冲电压与交流信号配比叠加时的动力学特性
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3767607
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