《基於常壓電漿的電流體動力學及其控制技術的研究》是依託山東大學，由李清泉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於常壓電漿的電流體動力學及其控制技術的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李清泉
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
電流體動力（EHD）電漿發生器在低速氣流控制方面非常有效，已引起越來越多研究者的重視。但這種物理現象的本質以及如何將其套用到高速氣流控制中尚需進一步的研究。由於常壓電漿的產生涉及大量的化學反應且受到電漿發生器結構的影響，只有採用實驗加仿真的方法才能還原事件的本質。本項目將通過在大氣壓下的一系列實驗，並建立模型輔以電場計算來尋找常壓電漿產生的電流體動力流加速的機理，研究不同電漿發生器參數對其性能的影響並通過合理布置電極等方法最佳化電漿發生器的結構，解決常壓下EHD電漿發生器的三個關鍵的難點問題：①EHD電漿發生器氣流加速理論；②EHD電漿發生器的功率問題；③EHD電漿發生器產生氣流的方向問題。這三個問題的解答將直接關係到EHD電漿發生器在空氣動力學氣流控制（加速）方面的套用。項目的完成對推動常壓下氣流加速的控制及其套用具有重要意義。
結題摘要
基於常壓電漿的電流體動力學控制技術（EHD）不需要機械液壓部件，利用部分離子化的氣流中的電荷與電場之間的相互作用，將電能轉化為空氣動能，實現氣流的加速，誘導產生旋渦、改變流場能量分布，在飛機起降等空氣動力學領域具有極大的發展前景。本項目以產生常壓電漿的基本現象為突破口，以實驗為基礎，結合理論分析及仿真，主要研究了以下4個方面的內容： 首先，為了探討EHD電漿發生器氣流加速原理，分別對低電極封裝和對稱結構的電漿發生器進行了研究，結果表明：低電極封裝可有效提高電漿發生器的效率；而負離子在氣流加速中似乎起到推動作用。通過流體擴散方程對大氣壓下空氣沿面型介質阻擋放電數值模擬，研究了放電過程中粒子的濃度變化過程，討論了放電起始階段電荷的運動情況，並與實驗相對照，分析了實驗中放電的不對稱問題。 其次，通過對相同幾何參數的電漿發生器在不同電壓不同頻率條件下不同位置處的垂直方向上的力分別進行測量，表明:電漿發生器垂直方向上產生的推力可以忽略不計。再次，基於放電機理，建立了沿面型介質阻擋放電的等效電路，為提高電漿發生器電源的效率，設計了匹配阻抗網路。研究了不同頻率下的發生器的阻抗特性，進而採用LR、LCR電路進行阻抗匹配，達到了較好的效果。最後，為提高電漿發生器的效率，以對稱、不對稱兩种放電電極為基礎，分析了外加電壓幅值、頻率、電極寬度、電極間距、介質的相對介電常數等參數對電漿發生器消耗功率的影響。結果表明：低電極寬度W2對電漿發生器的影響不大，而電極水平寬度d在2mm時，電漿發生器的效率最高；電漿發生器能量消耗隨著電壓幅值和頻率的增加而增大，但氣流速度並非隨幅值和頻率單調變化；電漿發生器放電處於視覺上較為均勻的階段時，能量轉化效率最高，隨著介電常數的增加電流脈衝幅值逐漸變大，放電功率近似線性增加。
