納秒脈沖疊加直流的表面介質阻擋放電特性研究.pdf

1、等離子體流動控制作為一種新型的主動流動控制技術，在航空航天等領域有著廣泛的應用前景。納秒脈沖疊加直流激勵的表面介質阻擋放電由于響應迅速、作用頻帶寬、便于實時控制且有利于產生大面積低溫等離子體，在流動控制中表現出了獨特的優勢。本文通過納秒脈沖疊加直流混合激勵作用于新型三電極結構激勵器上產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、光學特性和流場特性進行了研究。
　　搭建了納秒脈沖疊加直流的表面介質阻擋放電實驗平臺及相

2、應的測量系統。研究了不同電源參數、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的影響，并與典型兩電極SDBD進行了對比分析。實驗結果表明：納秒脈沖表面滑閃放電的發生存在一個最小電壓差值閾值，且放電可獲得覆蓋整個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算分析發現，電壓直流分量的變化對脈沖源側電流影響較小。此外，納秒脈沖表面滑閃放電發生時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。
　　進一步研究了三電極激勵器不同結構參數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、阻擋介質材料及介質厚度對電氣特性、放電圖像和放電模式的影響。實驗發現納秒脈沖疊加負直流表面介質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器存在最優電極間距和脈沖電極寬度值，此時激發值較

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