12626.高速氬氣流的交流擊穿特性

1、碩士學(xué)位論文高速氫氣流的交流擊穿特性ACBreakdownPerformanceofHighSpeedArgonFlow學(xué)號：213Q2QⅡ完成日期：2Q!魚!墨大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要氣體放電是產(chǎn)生等離子體的主要技術(shù)方法和工程手段。而氣流中的氣體放電特性是應(yīng)用等離子體技術(shù)研究的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題之一。氣流能夠與氣體放電發(fā)生顯著的相互作用：一方面表現(xiàn)為氣體流動可以改變氣體

2、的擊穿行為，約束和限制氣體放電過程；另一方面放電氣體可以借助于電磁力的作用從而改變氣流分布與流場模式，進(jìn)而改變流場的動力學(xué)行為。因此氣流與放電的結(jié)合被廣泛應(yīng)用在諸如等離子體射流、飛行器點火等眾多領(lǐng)域。目前，研究氣流對于氣體擊穿特性影響大都限于低速氣流，近音速或超音速流動氣體卻缺乏系統(tǒng)深入的研究。本文研究了高速氬氣流的交流擊穿特性，探索亞音速至超音速氣流的擊穿電壓與氣體流速及氣體雷諾數(shù)的關(guān)系。以氬氣為工作氣體，利用厚壁毛細(xì)管以及超聲分子束

3、噴嘴在局部區(qū)域內(nèi)分別實現(xiàn)了氣體高速流動。通過改變氣壓和毛細(xì)管內(nèi)徑、噴嘴尺寸，同時控制氣體流量，實現(xiàn)了亞音速至超音速的氣流。鑒于高速氣流形成于毛細(xì)管與噴嘴內(nèi)，可將這個過程視為絕熱膨脹加速過程。因此，根據(jù)注入氣壓與下游氣壓，計算了氣流出口平均速度、溫度、密度以及當(dāng)?shù)芈曀俚?。為了對出口流速的計算結(jié)果進(jìn)行驗證，設(shè)計了兩種皮托管測速實驗裝置。對計算平均流速與流速測量值進(jìn)行比對，建立了二者之間的線性對應(yīng)校準(zhǔn)關(guān)系，確立了根據(jù)流量計算氣流出口速度的方案

4、。為了適應(yīng)毛細(xì)管與噴嘴的構(gòu)造，設(shè)計了一種針板不對稱放電電極結(jié)構(gòu)，采用40千赫高頻交流電源，研究了不同氣壓下，35m／s一400m／s的流速范圍內(nèi)的氬氣流的交流擊穿電壓和擊穿形貌。根據(jù)電壓波形的擊穿突變，得到交流擊穿電壓峰值。結(jié)果表明：高速氣流中，擊穿電壓隨流速的變化呈現(xiàn)出三種不同的階段性變化趨勢。根據(jù)出口氣流速度、氣流溫度和密度，計算出了出口氣流雷諾數(shù)。對實驗得到的擊穿電壓轉(zhuǎn)化為隨雷諾數(shù)的變化趨勢，并進(jìn)行分析，結(jié)果表明：擊穿電壓隨雷諾數(shù)