納秒脈沖疊加直流的表面介質(zhì)阻擋放電特性研究.pdf

1、等離子體流動(dòng)控制作為一種新型的主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)，在航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納秒脈沖疊加直流激勵(lì)的表面介質(zhì)阻擋放電由于響應(yīng)迅速、作用頻帶寬、便于實(shí)時(shí)控制且有利于產(chǎn)生大面積低溫等離子體，在流動(dòng)控制中表現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢。本文通過納秒脈沖疊加直流混合激勵(lì)作用于新型三電極結(jié)構(gòu)激勵(lì)器上產(chǎn)生納秒脈沖表面滑閃放電，并對納秒脈沖表面滑閃放電的電氣特性、光學(xué)特性和流場特性進(jìn)行了研究。
　　搭建了納秒脈沖疊加直流的表面介質(zhì)阻擋放電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及相

2、應(yīng)的測量系統(tǒng)。研究了不同電源參數(shù)、脈沖直流電壓差值和電源極性對納秒脈沖表面滑閃放電電氣特性和放電等離子體形態(tài)的影響，并與典型兩電極SDBD進(jìn)行了對比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：納秒脈沖表面滑閃放電的發(fā)生存在一個(gè)最小電壓差值閾值，且放電可獲得覆蓋整個(gè)電極間距的大面積等離子體。通過對放電電壓電流的測量以及功率能量的計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，電壓直流分量的變化對脈沖源側(cè)電流影響較小。此外，納秒脈沖表面滑閃放電發(fā)生時(shí)功率和能量均迅速大幅度增加，且電壓脈沖分量所占比

3、例的大小對功率和能量損耗的影響較大。
　　進(jìn)一步研究了三電極激勵(lì)器不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的納秒脈沖表面滑閃放電特性及其影響因素，獲得了電極間距、脈沖電極寬度、電極厚度、阻擋介質(zhì)材料及介質(zhì)厚度對電氣特性、放電圖像和放電模式的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)納秒脈沖疊加負(fù)直流表面介質(zhì)阻擋放電在不同電極間距的不同電壓差值下均存在三種放電模式：典型SDBD模式、穩(wěn)定表面滑閃放電模式和火花模式。納秒脈沖表面滑閃放電激勵(lì)器存在最優(yōu)電極間距和脈沖電極寬度值，此時(shí)激發(fā)值較

4、低且可獲得最大的流動(dòng)控制所需的能量。
　　此外，利用發(fā)射光譜和紋影測量系統(tǒng)對納秒脈沖表面滑閃放電的光譜特性、流場特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明納秒脈沖表面滑閃放電發(fā)射光譜強(qiáng)度高于典型SDBD且電壓直流分量越大光譜越強(qiáng)，轉(zhuǎn)動(dòng)溫度越高。納秒脈沖表面滑閃放電可產(chǎn)生以相同速度傳播的兩個(gè)圓形沖擊波和一個(gè)平面波，且直流電壓幅值和重復(fù)頻率對沖擊波強(qiáng)度和最大速度影響較大。此外，表面滑閃放電可誘導(dǎo)出兩個(gè)方向相反的射流。
　　綜上所述，納秒脈沖表面滑