介质阻挡放电等离子体流动控制的研究
介质阻挡放电的基本原理
介质阻挡放电的基本原理介质阻挡放电是指在电场作用下，电荷难以通过介质导电的现象。
介质阻挡放电的基本原理可以从电介质的结构和特性、电场效应以及充电和放电过程来解释。
首先，介质是由绝缘材料构成，其结构一般具有规则的排列方式。
在介质中，原子或分子之间的电子具有固定的轨道，无法自由移动。
这种排列方式和电子运动特性与导体中的电子相比，导致了介质的电荷输运能力低。
其次，当一个外部电场作用于介质时，电场会对介质中的电荷进行极化。
电场会将介质中的分子或原子极化成电偶极子，即极化电荷。
极化的程度取决于电场的强度和介质的极化特性。
在介质中，分子或原子向电场方向偏转，正负电荷分离，形成正负电荷偏振。
这种电场极化并不导致电荷的自由移动，因此介质并不会导电。
当电场强度足够高时，介质中的极化现象会达到饱和状态。
在饱和状态下，电场无法再引起更多的极化。
此时，介质中的电荷偏振达到最大值，电场对介质中的极化电荷的力将达到平衡。
这个饱和状态下的电场强度称为介质的击穿强度，它是介质阻挡放电的重要参数之一。
当外部电场强度超过介质的击穿强度时，电荷偏振不再处于平衡状态，电场对介质中的极化电荷施加的力将超过其内部束缚力，介质内部的分子或原子将会发生破坏性位移。
这种破坏性位移引起了电离现象，即介质内的分子或原子失去了一些电子或获得了额外的电子。
电离过程导致介质内部产生了自由电荷，形成了一个可以导电的通道。
此时介质的阻挡能力会显著降低，电荷可以沿着通道进行输运，即产生了放电现象。
在充电和放电过程中，介质的电导率是一个关键因素。
在充电过程中，外部电场越强，介质的电导率就越高，电荷输运能力就越强。
而在放电过程中，由于电离过程产生了自由电荷，介质的电导率会明显增加，导致电荷沿着放电通道快速输运。
放电的持续与否取决于充电和放电过程中对电荷输运的控制以及外部电场的变化。
总结来说，介质阻挡放电的基本原理是由于介质中电子的束缚特性和电荷极化效应导致了电荷无法自由移动。
介质阻挡放电等离子体及其在材料制备中的应用
【介质阻挡放电等离子体及其在材料制备中的应用】1. 引言介质阻挡放电等离子体，简称介阻放等离子体，是一种在大气压下产生的非平衡等离子体。
它在材料制备领域有着广泛的应用，可以用于表面改性、薄膜沉积、纳米颗粒合成等多个方面。
本文将对介阻放等离子体的基本原理和材料制备中的应用进行深入探讨。
2. 介阻放等离子体的基本原理介阻放等离子体是通过在介质中施加高频电场来产生的，主要是其产生的等离子体以及等离子体所带来的等离子体活性物种，比如电子、阳离子、自由基等。
这些活性物种在材料表面上会发生多种复杂反应，从而实现材料的特定结构和性能调控。
3. 介阻放等离子体在材料表面改性中的应用通过向材料表面引入介阻放等离子体产生的活性物种，可以改善材料的表面性能。
通过氧气等离子体处理可以提高聚合物表面的亲水性，提高其与其他材料的粘附性。
另外，还可以利用介阻放等离子体对材料表面进行粗糙化处理，增加其表面积，提高其光催化性能等。
4. 介阻放等离子体在薄膜沉积中的应用介阻放等离子体还可以作为一种薄膜沉积方法，通过将薄膜前体物质引入等离子体中，利用等离子体活性物种的化学反应沉积薄膜。
这种方法可以制备出高质量、纯净度高的薄膜，在光电子器件、传感器等领域有着广泛的应用。
5. 介阻放等离子体在纳米颗粒合成中的应用在介阻放等离子体中产生的活性物种可以作为一种原位合成纳米颗粒的方法。
通过控制等离子体条件和反应体系，可以制备出具有特定结构和性能的纳米颗粒，应用于催化、生物医学等领域。
6. 总结介阻放等离子体作为一种新型的等离子体来源，其在材料制备领域有着广泛的应用前景。
在表面改性、薄膜沉积、纳米颗粒合成等方面都表现出了独特的优势，可以有效提高材料的性能和功能。
未来，随着对介阻放等离子体机理和控制的不断深入，相信其应用领域将会不断拓展，为材料制备领域带来新的突破。
7. 个人观点介阻放等离子体作为一种新型的等离子体来源，其在材料制备中的应用前景广阔，尤其在纳米材料合成等领域具有巨大潜力。
介质阻挡放电工作原理
介质阻挡放电工作原理介质阻挡放电工作原理是一种电气现象，常见于高压电力设备和电气设备中，其原理是通过介质的阻挡作用，阻止电流通过介质流动，从而实现对设备的保护和安全运行。
本文将深入探讨介质阻挡放电工作原理的相关内容，包括其定义、机制、应用领域以及相关研究进展等方面。
首先，我们来定义介质阻挡放电工作原理。
简而言之，介质阻挡放电是指当高压作用下的导体与绝缘体之间存在一定的间隙时，在一定条件下发生放电现象。
这种现象是由于绝缘体对高压导体上的电荷具有一定程度的隔离和屏蔽能力而产生。
了解了介质阻挡放电的基本定义后，我们将深入探讨其工作原理。
首先要了解的是导体与绝缘体之间存在一个称为击穿场强（Breakdown Field Strength）的参数。
当施加在绝缘体上的场强超过击穿场强时，就会发生击穿现象。
在实际应用中，为了保证设备和系统能够安全运行，我们需要选择合适的介质材料和适当的击穿场强。
一般来说，绝缘体的击穿场强越高，其对电流的阻挡能力就越强。
因此，在选择绝缘材料时，我们需要考虑其击穿场强以及其他性能指标。
介质阻挡放电工作原理还与介质材料的性质和结构密切相关。
不同的介质材料具有不同的电学性能和结构特点，因此其对放电现象的响应也有所不同。
例如，在高压电力设备中常用的绝缘材料有气体、液体和固体等。
气体作为一种常见介质，在高压设备中具有较高的击穿场强，因此可以用来阻挡放电。
液体作为一种绝缘介质也广泛应用于高压设备中。
液体具有较好的导热性能和自愈特性，在阻挡放电方面表现出良好效果。
同时，液体还可以起到冷却设备、降低温升等作用。
固体作为一种常见绝缘材料，在高压设备中也起到了重要作用。
固体绝缘材料具有较高的击穿场强和较好的机械强度，能够有效阻挡放电并保护设备的安全运行。
除了介质材料的选择，介质阻挡放电工作原理还与电场分布和介质结构有关。
在高压设备中，为了保证电场分布均匀，我们需要合理设计设备结构和选择合适的绝缘体。
介质阻挡放电工作原理
介质阻挡放电工作原理
介质阻挡放电是一种高压电场下的放电现象，其工作原理可以分
为以下几个步骤：
1. 电场作用下的电子加速：在高电压电极的作用下，电子会受
到电场的加速作用，从而获得能量，速度逐渐增加。
2. 离子化：当电子速度增加到一定程度时，它们会与气体原子
或分子碰撞，使其失去一个或多个电子，产生正离子和自由电子。
这
个过程称为离子化。
3. 自由电子的碰撞电离：自由电子会继续与气体分子碰撞，进
一步逐渐增加离子化的程度，使得正离子和自由电子的数量不断增加。
4. 电压峰值达到阻挡层击穿电压：当电场的电压峰值逐渐增加，最终会达到阻挡层的击穿电压。
此时，在阻挡层内会形成一个高强度
的电场引起"诱导电流"。
5. 放电：当电场的电压峰值达到阻挡层击穿电压时，电子和正
离子会被大量产生并猛烈碰撞，从而在该区域内产生放电现象。
放电
同时产生的光，声，热，电磁场等现象可以被检测到。
6. 放电结束：当放电过程中的能量耗尽，或者阻挡层内的介质
不能继续支持大电流和高电压时，放电过程即结束。
介质阻挡放电及其应用
介质阻挡放电及其应用
介质阻挡放电是指在两个不同介质接触的位置形成电极，当电场
强度足够大时，电子被加速并发生撞击电离，形成等离子体放电。
介
质阻挡放电可以通过改变介质类型和电极形状来实现不同的应用，如：
1. 空气净化器：将空气通过带有高压电极的空气净化器，通过
介质阻挡放电的方式去除空气中的有害物质。
2. 污水处理：将污水通过含有钛板电极的处理池，通过介质阻
挡放电的方式降解有机物质。
3. 焊接：利用介质阻挡放电的高温和化学反应性，将金属焊接
在一起。
4. 生物医学应用：利用介质阻挡放电的方式，将细胞和其他生
物物质分离和检测。
5. 电力设备：在电力设备中使用介质阻挡放电，可用于监测设
备的状态和检测设备中的电介质和电缆。
介质阻挡放电在现代技术和生活中广泛应用，其应用领域仍在不
断扩大。
交错电极介质阻挡放电等离子体弦向特性的研究
交错 电极介 质 阻挡放 电等 离子体 弦 向特性 的研 究
李 钢 ，李 汉 明。 ，穆 克进 ，张 翼。 ，聂超 群 ，朱 俊 强
１ ．中国 科 学 院工 程 热 物 理研 究 所 ， 京 １０ ８ 北 ０００ ２ ．中国科 学 院物 理 研 究 所光 物 理 实 验 室 ，北 京 １０ ８ ０００ ３ ．中国 矿业 大学 理 学 院 ， 京 北 １ ０８ ００ ３
Ｄ ：１ ．９ ４ｊｉ ｎ １ ０—５ ３ ２０ ）０２ ０ —５ ＯＩ ０ ３ ６／．ｓ ． ０００９ （０ ８ １—２９０ ｓ
Ｈ Ｖ
一 。 一
引 言
介质 阻 挡 放 电等 离 子 体 在 电子 、材 料 、 造 、环 保 、化 制 工等 行 业 有 着 广 泛 的应 用 Ⅲ ～ １ 。目前 这 类 等 离 子 体 也 受 到 航 空领 域 的重 视 ，自美 国 田纳 西 （ Ｋ） 学 的 Ｒ ｔ； 教 授 于 ＵＴ 大 ｏｈ 一
理作 了初步的探讨 。实验 中发现等离子体发光强度 和温度沿 弦向的分布基本符合 高斯分布 ；发射等离子体 光谱强度随着电压升高而增大 ； 等离子体弦向温度 随激励电压 的增 大而增加 ；通过 Ｉ Ｆ系统直接检测到放 １ 电产生的 Ｎ 通过数值模拟得到 电极附近的电势和电场强度分布进而对实验现象作了初步 的解释 ， Ｏ。 并在 以
生 成 的等 离 子 体具 有 沿 弦 向 变 化特 点 。 个 由绝 缘 材 料 隔 开 两
◎ ＿③ ⑧
１ Ｅｌ ｅｘ ｄ ． ｅ ｅ ｔｉ ｓ ｈ ｒ ｅｇ ｐ ． ｅ ｔ ｏ ｅ２ Ｄｉ ｌｃ ｒｃ ３ Ｄｉ ｃ ａ ｇ ａ
（ ） ｌ ｍａａ ｔ ａｏｓｕ ｅ ｈ ｍｉａ Ａ Ｐａ ｓ ｕ ｔ ｒ ｓ ｄｉ ｃ ｅ ｃ ｌ ｃ ｎ
介质阻挡放电等离子电源
介质阻挡放电等离子电源以介质阻挡放电等离子电源为题，我们来探讨一下介质阻挡放电等离子电源的原理和应用。
等离子体是由带正电荷的离子和带负电荷的电子组成的。
等离子体是第四态的物质，它与固体、液体和气体都有明显的区别。
等离子体的产生可以通过加热、电离辐射或电击等方式实现。
等离子体广泛应用于科学研究、工业生产和医疗领域。
在等离子电源中，介质起到了阻挡放电的作用。
介质是一种绝缘材料，它能够阻止电流通过。
当电场作用于介质时，介质分子会发生电离，形成正负电荷。
这些电荷会在介质内部堆积，形成电场，从而阻止电流通过。
当电压达到一定值时，介质会发生击穿，电流会通过介质，形成等离子体。
介质阻挡放电等离子电源被广泛应用于空气净化、臭氧发生器、离子喷雾器等领域。
下面我们来分别介绍一下这些应用。
空气净化是介质阻挡放电等离子电源的主要应用之一。
等离子体可以通过电离空气中的氧分子，产生氧离子和自由电子。
氧离子具有强氧化性，可以与有机物反应，从而分解有机物。
自由电子则可以与空气中的负离子结合，形成中性分子。
通过这种方式，等离子体可以清除空气中的有害物质，达到净化的目的。
臭氧发生器也是介质阻挡放电等离子电源的应用之一。
臭氧是一种强氧化剂，可以杀灭空气中的细菌、病毒和臭味分子。
通过介质阻挡放电等离子电源产生的等离子体，可以将空气中的氧分子电离，产生臭氧。
臭氧发生器被广泛应用于医疗、食品加工和环境净化等领域。
离子喷雾器是介质阻挡放电等离子电源的另一个重要应用。
离子喷雾器可以通过电离液体中的分子，产生正负离子。
这些离子可以带电颗粒物质，例如药物、香精等，通过电场作用，喷射到指定的位置。
离子喷雾器被广泛应用于化妆品、药物递送和农药喷洒等领域。
除了以上几个应用之外，介质阻挡放电等离子电源还有很多其他的应用。
例如等离子体技术被应用于等离子体显示器、等离子体刻蚀和等离子体聚变等领域。
这些应用都是基于等离子体的特殊性质和介质阻挡放电的原理实现的。
介质阻挡放电实验报告
一、实验目的1. 了解介质阻挡放电（DBD）的基本原理和特性；2. 掌握介质阻挡放电实验装置的搭建和操作方法；3. 研究不同工作气体、电极材料和电源频率对介质阻挡放电的影响；4. 分析介质阻挡放电产生的等离子体参数，如电子密度、气体温度等。
二、实验原理介质阻挡放电是一种非平衡态气体放电，其基本原理是在两个电极之间插入一层绝缘介质，当施加足够高的电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电。
放电过程中，气体分子在电场作用下发生电离和复合，形成等离子体。
三、实验装置1. 介质阻挡放电实验装置：包括两个电极、绝缘介质、高压电源、电流电压表、气体流量计等；2. 实验气体：空气、氮气、氩气等；3. 电极材料：不锈钢、铝、铜等；4. 电源频率：50Hz、100kHz、1MHz等。
四、实验步骤1. 搭建实验装置，确保电极、绝缘介质、高压电源等部件连接正确；2. 选择实验气体，调节气体流量；3. 设置电源频率，调整电压；4. 观察放电现象，记录电流、电压数据；5. 改变实验条件（如工作气体、电极材料、电源频率等），重复实验步骤；6. 分析实验数据，得出结论。
五、实验结果与分析1. 不同工作气体对介质阻挡放电的影响实验结果表明，在相同条件下，空气的放电效果最好，其次是氮气和氩气。
这是因为空气中的氧气和氮气分子在电场作用下更容易发生电离和复合，从而产生更多的等离子体。
2. 不同电极材料对介质阻挡放电的影响实验结果表明，不锈钢电极的放电效果较好，其次是铝和铜。
这是因为不锈钢具有较高的电阻率和耐腐蚀性，有利于产生均匀的等离子体。
3. 不同电源频率对介质阻挡放电的影响实验结果表明，在相同条件下，100kHz的电源频率放电效果最佳，其次是50Hz和1MHz。
这是因为100kHz的电源频率有利于产生稳定的等离子体，降低气体温度，提高等离子体的质量。
4. 等离子体参数分析通过实验数据，可以计算出等离子体的电子密度和气体温度。
实验结果表明，等离子体的电子密度和气体温度随着电压的升高而增加，但受电源频率和工作气体的影响较大。
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中国科学 E辑: 技术科学 2008年 第38卷 第11期: 1827~1835 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS介质阻挡放电等离子体流动控制的研究聂超群①*, 李钢②, 朱俊强①, 张翼②, 李玉同②①中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室, 北京 100080②中国科学院物理研究所光物理实验室, 北京, 100080* E-mail: ncq@收稿日期: 2007-09-04; 接受日期: 2008-04-02国家自然科学基金重点基金项目(批准号: 50736003)资助摘要在等离子体激励因素诱导流场变化实验和数值模拟分析的基础上, 探索了介质阻挡放电等离子体流动控制的效应. 结果表明湍流模型比层流模型可获得更好的结果. 通过平板流动实验与压气机叶栅实验相结合的措施, 研究了等离子体对外流、内流加速与抑制流动分离的耦合作用. 实验结果表明: 等离子体激励可以改变边界层的速度特性; 在流速低于20 m/s时, 等离子体激励可显著改善栅后总压和速度分布特征; 流速接近50 m/s时, 等离子体仍会明显改变总压和速度的最小值; 可见, 在低速流动条件下, 采用等离子体激励方式能达到抑制流动分离的目的. 关键词流动控制介质阻挡放电等离子体等离子体激励压气机叶栅流动分流动控制作为流体力学的重要分支和研究前沿, 其目的是为了改善物体的受力状态和边界层分离特征, 进而获得减小阻力、提高升力、拓宽稳定工作范围等效果; 其实现方法包括在壁面开槽、加肋、布置旋流发生器等方法(被动控制), 以及以激光、电子束、等离子体等为外部能量载体输入, 达到抑制流动分离目的的方法(主动控制). 介质阻挡放电等离子体流动控制技术作为一种新概念的主动流动控制技术, 可以利用微量的、局部的气流扰动来控制大流量、全局性的特性(边界层分离与旋涡流场结构), 近年来在介质阻挡放电等离子体控制圆柱绕流[1]、机翼升力提高[2]、机翼前缘分离控制[3]、低压透平叶栅流动分离控制[4]、透平叶顶间隙流动控制[5]、减小阻力[6]、压气机扩稳[7,8]、改善无人驾驶飞机气动性能[9]等方面取得很多基础性研究结果.近来, 外流等离子体流动控制概念开始向内流控制渗透, 并有新的拓宽. 与外流相比, 内部流动具有强涡流、高折转角、强逆压梯度、非定常、非均匀、非稳定等特点; 外流关注升力和阻力, 而内流更关注流动损失和稳定性.1827聂超群等: 介质阻挡放电等离子体流动控制的研究1828本文综合利用先进的流场测量手段, 根据不同的流场特点, 采用了不同的流速测量方法, 采用PIV 和LDV 获得了等离子体在静止流场中诱导出的速度场、采用三孔探针和热线开展了利用等离子体抑制压气机叶栅流动分离的研究, 本文的数值计算结果与实验结果的对比表明: 采用介质阻挡放电等离子体流动控制措施能在外流和内流分离控制方面发挥了一定的作用.1 流动实验与数值模拟1.1 测试装置简介PIV 实验布局见参考文献[1]. LDV 系统组成如图1所示, 实验中使用的LDV 传输器与接收器集成在一起. LDV 是基于多普勒频移原理的单点流速测量方法, 这类非接触测量方式具有:时空分辨率高、测量误差不超过1/1000的优点.图1 LDV 系统1.2 等离子体在静止流场中诱导出的流场在静止流场中施加等离子体激励, 激励电压为18 kV, 实验中激励器的电极宽12.5 mm,电极间距为1 mm, 石英玻璃片厚度为2 mm.1.2.1 实验结果. 图2给出了PIV 的测量结果, 从图2(a)中给出的流线图可见施加等离子体激励后空气被吸向裸露电极并且向掩埋电极方向射出, 在电极下游形成了两个明显的区域――紧贴壁面的射流区和远离壁面的回流区. 由速度云图和涡量云图可见等离子体形成的射流以大约30°的扩散角向下游发展, 其显著的影响区域延伸到电极下游60 mm; 等离子体诱导的最大速度在电极附近约为1.4 m/s; 涡量集中在电极附近的射流区内.图3给出了LDV 在射流区的测量结果. 由图3(a)可见等离子体诱导出的最大速度超过了3m/s, 出现在电极下游15 mm 距壁面0.8 mm 处, 也就是掩埋电极外沿附近.1.2.2 数值模拟结果. 在介质阻挡放电等离子体流动控制的数值模拟中[10], 等离子体对周围空气的作用效果可通过体积力的形式引入NS 方程, 进而得到流场分布. 体积力可由方程f B c ρ=E (c )ρφ=−∇求出, 其中c ρ是净电荷密度, E 是电场强度.中国科学 E 辑: 技术科学 2008年 第38卷 第11期1829图2 等离子体激励在静止流场中诱导的速度场、涡量场PIV 测量结果(a) 速度场(m ·s −1); (b) 涡量场(s −1)图3 等离子体诱导出的速度场(a) 速度; (b) 湍流度本文分别采用层流模型与湍流Spalart-Allmaras 模型对以上实验结果进行了相应的数值模拟分析, 图4是对应的速度分布云图. 由图4可见采用不同模型计算等离子体诱导的速度场存在较大的差异, 采用湍流模型计算等离子体在静止流场中诱导出的速度场能够获得更好的结果. 可见, 等离子体诱导流动的脉动因素起了关键作用.1.3 平板实验(外流)来流速度为10, 15 m/s 时, 测量了掩埋电极外沿处的速度剖面和湍流度, 见图5.可见, 等离子体对10 m/s 来流的作用效果强于15 m/s 的来流, 这是因为来流速度较高时,流体具有更大动能, 因此来流速度提高后等离子体激励的效应相对减弱. 这一结论也说明: 不能把等离子体激励效应简单地叠加到自由来流项中上. 文献[11]给出了相关的数值模拟.聂超群等: 介质阻挡放电等离子体流动控制的研究1830图4 层流模型与湍流模型的计算结果(a) 等离子体诱导速度大小(m ·s −1)层流模型计算结果; (b) 等离子体诱导速度大小(m ·s −1)湍流模型计算结果图5 不同来流速度施加等离子体激励前后的对比(a) 来流速度10 m/s 的速度剖面; (b) 来流速度15 m/s 速度剖面; (c) 来流速度10 m/s 的湍流度;(d) 来流速度15 m/s 的湍流度等离子体激励可以改变电极附近的流场, 有增速消涡的作用, 从而增强边界层抵抗逆压梯度的能力, 起到抑制流动分离的作用.中国科学 E 辑: 技术科学 2008年 第38卷 第11期18311.4 压气机叶栅实验(内流)实验在低速风洞上进行, 利用三孔探针测量栅后总压和速度分布; 利用一维热线测量栅后速度的平均值、脉动值和湍流度. 三孔探针与热线测量位置在叶栅尾缘后10 mm.1.4.1 实验风洞. 亚音速平面叶栅风洞采用离心通风机供气, 风洞收敛段最高风速约为0.35马赫. 在亚声情况下, 采用收敛段加速, 气流在顺压力梯度的流动条件下, 风洞壁面上的附面层变薄, 流场均匀.1.4.2 实验叶栅参数与电极布置. 两套叶栅的折转角分别为22°和66°, 表１和表２为叶栅的气动结构参数.表1 小折转角压气机叶栅参数叶栅弦长b /mm栅距t /mm几何进气角β1/(°)几何出气角β2/(°)安装角βy /(°)折转角θ/(°)66.60 53.0424 46 38 22表2 大折转角压气机叶栅参数叶栅弦长b /mm栅距t /mm几何进气角β1/(°)几何出气角β2/(°)安装角βy /(°)折转角θ/(°)54.4 34.1238 106 75 68通过数值模拟确定了叶栅发生流动分离时的起始位置. 实验中电极宽12.5 mm, 电极间距为1 mm, 布置位置如图6所示, 所生成的等离子体效应恰好在分离点附近.图6 亚音速压气机叶栅电极布置(a) 电极在小折转角压气机叶栅叶片上的布置; (b) 电极在大折转角压气机叶栅叶片上的布置1.4.3 实验结果与分析. 等离子体激励对小折转角叶栅有较好的加速效果; 而对大折转角叶栅则有较好的增强流动稳定性和抑制吸力面流动分离的作用.1) 小折转角压气机叶栅实验结果.来流速度很小时, 施加激励后可以获得显著的效果, 图7是来流速度约为10 m/s 、攻角为0°时由三孔探针得到的栅后速度和总压分布, 可见施加等离子体激励后吸力面一侧的尾迹宽度明显减小.在来流速度较高、攻角较大的情况下, 也可以在局部位置观察到等离子体的效果. 图8为8°攻角, 来流速度约为48 m/s 时的实验结果.以上实验结果表明, 等离子体激励通过向附面层输入动量, 减小了由于粘性摩阻引起的聂超群等: 介质阻挡放电等离子体流动控制的研究1832图7 来流速度很低时等离子体的显著效果(a) 栅后速度; (b) 栅后总压图8 0.15 Ma 8度攻角时施加激励的效果(a) 栅后速度; (b) 栅后总压叶栅流动损失, 使尾迹区减小.2) 小折转角压气机叶栅数值模拟.图9(a)给出了电极附近的电势分布, 由图9(a)可见在两电极之间电势分布变化最强烈, 该区域也是实验中观察到的等离子体生成最多的区域; 由图9(b)可见在电极的上方生成了一薄层等离子体; 由图9(c)给出的电极附近彻体力的特征分布可见, 彻体力较大的区域集中在电极左上角附近; 图9(d)是吸力面等离子体诱导的速度云图, 由图9(d)可见电极左上方的空气在等离子体的作用下被吸到裸露电极外沿附近, 然后向掩埋电极外沿方向射出.通过以上数值模拟可以进一步认识等离子体激励减小压气机叶栅流动损失的原理, 首先电极附近空气被高压电击穿产生等离子体, 然后电能通过等离子体这个载体转化为附近空气的动能, 进而获得了减小附面层内粘性摩阻的效果.3) 大折转角压气机叶栅实验结果.采用热线风速仪获得了等离子体激励对栅后速度以及流动分离影响特征的变化规律. 从中国科学 E 辑: 技术科学 2008年 第38卷 第11期1833图9 小折转角压气机叶栅数值模拟结果(a) 电极附近的电势分布(V); (b) 电极附近的电荷密度分布(C ·m −3); (c) 电极附近的彻体力的摸的分布(N ·m −3);(d) 吸力面等离子体诱导的速度云图(m ·s −1)栅后平均速度分布和湍流度分布规律(图10)可见等离子体激励效应明显.图11为施加不同强度的等离子体激励由热线风速仪获得的第18点处得到的动态数据, 热线采集频率为1024 Hz 、采集时间1 s.由图11(a)可见未施加等离子体激励时, 分离涡的频率约为5 Hz; 施加18 kV 的等离子体激励后能够明显分辨出的分离涡只有１个, 如图11(b)所示; 激励电压增大到20 kV 时, 已不能明显分辨出有分离涡的存在, 如图11(c)所示; 进一步增大激励电压至22 kV 后, 速度波动进一步减弱, 如图11(d)所示. 由此可见, 等离子体激励强度的增加有效地抑制了流动分离.2 结论通过接触式测量和非接触式测量方法获得了外流和内流条件下施加等离子体激励对流动影响的实验结果, 并与相应数值模拟分析结果进行了对比分析, 得出下述结论.1) 等离子体激励有增速消涡的作用, 可以改变边界层的速度特性.聂超群等: 介质阻挡放电等离子体流动控制的研究1834图10 三度攻角施加不同强度等离子体激励热线测量结果(a) 栅后速度; (b) 栅后湍流度图11 施加不同强度等离子体激励第18点处的动态数据(a) 0 kV; (b) 18 kV; (c) 20 kV; (d) 22 kV2) 在内流分离控制方面, 低速时等离子体激励可抑制压气机叶栅吸力面流动分离、减小流动损失.3) 数值模拟分析结果揭示了在包含等离子激励因素后, 采用湍流模型模拟等离子诱导流动的数值分析结果与实验数据更趋吻合.中国科学E辑: 技术科学 2008年第38卷第11期参考文献1 李钢, 李轶明, 聂超群, 等. 介质阻挡放电等离子体对圆柱绕流尾迹区流场影响的实验研究. 科技导报,2008, 26(2): 51—552 Corke T C, Mertz B. 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