交流峰值电压对大气压表面介质阻挡放电激励器产生的离子风速的影响

首先介绍了两电极结构表面介质阻挡放电激励器的基本构造和基本工作原理,然后测量了不同峰值电压下激励器所产生的离子风速.实验结果表明在一定的峰值电压范围内,离子风速随着施加的峰值电压的增加而增大,但当电压增加到一定幅值的时候,风速不会有明显的变化,这主要是因为增加的电压主要用于产生流光放电,而不是用来产生离子风.     

不同级联方式的多级沿面介质阻挡等离子体激励器的放电和反推力特性

为研究不同级联方式下,多级沿面介质阻挡等离子体激励器的放电和反推力特性的不同,基于典型的沿面介质阻挡等离子体激励器结构,开展了单级、两级并联和两级串联激励器在静止大气环境下的放电实验和天平测力实验。实验中,激励器的驱动电压波形为正弦波,频率为1~3 kHz。通过高压探头和电子天平分别测得激励器工作的电流、电压信号和其产生的反推力,基于Lissajous图分析了激励器的放电功率。最后,从伏安特性、放电功率、反推力和放电辉光等方面对实验结果进行了对比分析,获得以下结论:在同样的驱动电压参数下,两级并联激励器的放电电流、放电功率和反推力均相对最大,两级串联激励器的则相对最小,单级激励器居中。在工作模式方面,两级并联激励器的每级承载电压相同,相互独立,放电同步,但存在逆向放电;两级串联激励器的每级间存在强耦合,承载电压不同,放电不同步,接高压端级放电优先,近接地级放电迟缓,由于等势体的存在,不存在逆向放电。     

不同级联方式的多级沿面介质阻挡等离子体激励器的放电和反推力特性研究

为研究不同级联方式下,多级沿面介质阻挡等离子体激励器的放电和反推力特性的不同,本文基于典型的沿面介质阻挡等离子体激励器结构,开展了单级、两级并联和两级串联激励器在静止大气环境下的放电实验和天平测力实验。实验中,激励器的驱动电压波形为正弦波,频率为1 kHz~3 kHz。通过高压探头和电子天平分别测得激励器工作的电流、电压信号和其产生的反推力,基于Lissajous图分析了激励器的放电功率。最后,从伏安特性、放电功率、反推力和放电辉光等方面对实验结果进行了对比分析,获得以下结论：在同样的驱动电压参数下,两级并联激励器的放电电流、放电功率和反推力均相对最大,两级串联激励器的则相对最小,单级激励器居中。在工作模式方面,两级并联激励器的每级承载电压相同,相互独立,放电同步,但存在逆向放电;两级串联激励器的每级间存在强耦合,承载电压不同,放电不同步,接高压端级放电优先,近接地级放电迟缓,由于等势体的存在,不存在逆向放电。     

介质阻挡放电中介质温度对放电时间特性的影响

在大气压氩气介质阻挡放电中,研究了不同电介质温度对放电时间特性的影响.实验发现当外加电压较低时,正负半周的放电时间波形没有明显的差别;而当外加电压较高时,正负半周的放电脉冲个数明显不同.分析表明,电介质温度可以改变其介电常数而影响壁电荷的积累,进而使放电特性发生改变.     

大气压下介质阻挡放电等离子体诱导起始涡的实验研究

对介质阻挡放电等离子体激励器进行了参数化分析,考察了诱导速度和功率随信号波形、激励电压、信号频率、电极间距等参数变化的规律,同时采用流场显示方法和PIV技术研究等离子体在静止流场中诱导的涡系结构生长和演化过程.结果表明,等离子体通过诱导产生的起始涡存在3种主要的涡系结构,即裸露电极下游的主涡、裸露电极上游的反向涡以及主涡侧下方的二次诱导涡.进一步分析了主涡和反向涡的产生和发展过程,通过和激励器放电电流波形及放电图像的对比分析,揭示了起始涡的产生机理,同时也证实了介质阻挡放电等离子体产生诱导气流机理的正确性.     

基于等离子体流动控制的车辆减阻试验研究

在25°Ahmed汽车模型尾部斜面上端布置介质阻挡放电(DBD)等离子体激励器,通过风洞试验,研究了激励器频率为9 k Hz时不同激励电压对模型气动阻力系数的影响、10～25 m/s风速下的最大减阻率和此时对应的最佳激励电压. PIV测得的流场图以及PSI压力扫描系统测得的模型尾部斜面的压力值显示,在DBD开启时,激励器周围及尾部斜面近壁面区域流速提高,尾部分离区减小,尾部斜面上测压点处的压力升高;根据天平传感器测量结果,试验风速为15 m/s时获得最大减阻率,为7. 28%,对应的最佳激励电压为18. 5 k V. DBD激励器通过降低模型的压差阻力起到减阻效果.随着激励电压的提高,气动阻力系数呈现先下降后趋于平稳的趋势,且存在一个最佳激励电压;随着风速的增加,需要更高的激励强度才能起到较好的减阻效果.     

基于Ansys的平板型介质阻挡放电仿真与研究

针对微型原子化器中平板型介质阻挡放电进行了仿真与研究.主要对不同介质阻挡材质、不同介质厚度、不同放电间隙、不同激励电极形状以及不同激励电压对放电特性的影响进行了研究.仿真表明:介质阻挡材质介电常数越大,越容易获得较大的放电密度;选用圆形激励电极获得的放电密度远大于选用方形激励电极;相对而言,较薄的介质阻挡材质更容易获得较大的放电密度;较小的放电间隙更利于提高放电的密度和放电的均匀度等.     

不同密封电极宽度对大气压沿面介质阻挡放电等离子体激励器性能的影响研究

测量了不同密封电极宽度等离子体激励器所诱导的气流速度和推力.实验结果表明,当密封电极宽度小于20 mm时,激励器所诱导的最大风速和推力随着密封电极宽度的增加而增加;当密封电极宽度大于20 mm时,最大气流速度和推力不再随着密封电极的宽度发生变化.这主要是因为密封电极宽度影响了外加电场的延展,进而影响了等离子的空间分布.     

大气压沿面介质阻挡放电等离子体激励器流动控制特性综述

主要针对大气压沿面介质阻挡放电(surface dielectric barrier discharge,SDBD)的电特性和机械特性,综合概述了交流高压驱动条件下典型的单个板-板结构的SDBD等离子体激励器在气流控制领域中的研究进展.文中仅给出了周围没有气流情况下SDBD等离子体激励器的研究结果.首先总结了SDBD的放电电流、等离子体的扩展及其形态等主要特征,然后给出了时间平均的电流体动力(Electro-hydro-dynamic,EHD)和离子风速度的测量情况,最后总结了EHD力和离子风速度的时间分辨测量的最新研究进展.研究结果显示,单个SDBD等离子体激励器产生的平均EHD力和离子风速分别可高达1 m N/W和7 m/s,类辉光放电对推力和离子风的产生起主导作用.     

单针-板电极电晕-介质阻挡放电特性研究

研究以玻璃纤维为填充介质的单针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性,测量了放电电压、电流波形,计算了放电功率,比较了有、无玻璃纤维填充时放电电流的差别及放电功率随放电间隙距离、电容电流、放电电压的变化关系,分析了填充介质对针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性的影响.研究结果表明:大气压条件下纯空气间隙与有玻璃纤维介质填充时的针-板电极的电晕-介质阻挡放电相比:①后者的放电的起始电压更低,放电功率更大;②后者连续放电电流显著减小,而放电脉冲数量和脉冲电流幅值显著增加;③后者负电晕放电有非常明显的放电脉冲,而前者则主要表现为连续的放电电流.     

不同介质层厚度对表面介质阻挡放电制动器的离子风速影响

本文简要介绍了自制的大气压介质阻挡放电制动器的两电极结构,对该两电极制动器放电的电压电流波形进行了分析,并对不同介质层厚度的制动器产生的离子风速进行了测量,实验结果表明介质层厚度会对制动器的性能产生很大的影响。     

共面型介质阻挡放电的击穿特性

利用拉普拉斯方程求出共面型介质阻挡放电单元电势分布的解析解,结合汤生放电理论,研究了共面型放电单元的结构参数对其击穿特性的影响.结果表明,介质表面的二次电子发射系数、沿面电极间隙、电极长度、介质层等因素对共面型介质阻挡放电的击穿电压和击穿路径的位置都有一定影响.合理选择共面型介质阻挡放电的结构参数,可以获得较低的击穿电压和所需的放电模式.     

介质阻挡放电特性及其影响因素

依据低温等离子体转化有害气体的机理,设计了一种基于介质阻挡放电原理的低温等离子体发生器．通过试验研究对比,分析了微放电过程及等离子体空间分布特性,研究介质材料、厚度、放电间隙、电源电压及频率对放电特性的影响．研究表明：选择相对介电常数较大、较薄的介质更易获得较大的放电强度;较小的放电间隙有利于提高放电的强度和放电的均匀性．增大电源电压和频率会使放电功率随之增大．     

铜丝在不同介质中电爆炸放电规律研究

为了研究金属导体在不同介质中的电爆炸机理及放电规律,进行了不同起爆电压作用下,铜丝在水和空气两种介质中的电爆炸实验.采用罗果夫斯基线圈和高压探头分别测量了铜丝电爆炸过程的爆发电流及电压,获得了铜丝电爆炸的电性能参数.分析了起爆电压及放电介质等因素对铜丝电爆炸性能的影响规律.结果表明,相同起爆电压作用下,铜丝水中电爆炸的爆发时间滞后于空气中的爆发时间,水中电爆炸的能量沉积率高于空气中,且当起爆电压较低时铜丝在水中电爆炸较难发生二次放电.     

大气压氦气中电阻与介质阻挡多峰放电特性的数值模拟

通过建立大气压氦气中电阻与介质阻挡放电的一维自洽流体数值模型,研究了重复频率为5kHz的正弦电压激发的放电中多个放电电流密度峰特性.随着电阻值从100kΩ增加到500kΩ,放电电流密度峰的数目减少,且放电电流密度的峰值降低,这主要是由于对应于电流密度峰值时刻的电阻上的电压升高,而气体电压降低导致的.在放电时间周期中的电子密度、电场强度和第一汤森系数的时空演变特性显示了放电的动力学过程.该数值模拟提出了大气压介质阻挡放电中通过引入电阻提高放电稳定性的方法.     

针-板介质阻挡放电3种放电模式特性

设计了一种具有透明平板电极的针-板介质阻挡放电装置,研究了大气压氩气/空气混合气体放电中不同放电模式的特性.实验通过改变电压,实现了3种模式的放电:电晕放电、单丝放电和火花放电.在3种模式中,电流脉冲在外加电压的正、负半周表现出不同性质.采集了3种放电模式下的发射光谱,计算了分子振动温度,结果表明:电晕放电时分子振动温...     

介质阻挡放电产生臭氧等离子体特性

实验设计了一种新式小型臭氧发生装置,该装置采用介质阻挡放电的方式产生臭氧.研究了电极结构、气体流量、放电时间、放电电压、各电极的电流电压峰值、是否添加氧气等与产生臭氧浓度之间的关系.结果表明:放电间隙为2.0 mm,有效长度为500 mm的同心圆柱体电极的放电效果最好;串联相同电极的放电效果好于并联电极的放电效果;在电压一定时,臭氧产量随空气量的增加而减少;当放电气体中加入氧气时,臭氧的浓度明显地增高;随着放电时间的增加,臭氧的浓度会略微下降,最后趋于一个常值;臭氧的产量与电极的电流峰值具有相同的变化趋势,而与电压峰值的变化相反.     

不同气压下氩气介质阻挡辉光放电的特性研究

利用双水电极介质阻挡放电装置,采用光学方法和电学方法测量了不同气压下氩气介质阻挡辉光放电发光和转移电荷的时间特性.随气压的增加,放电的光信号脉冲数不断增加.介质阻挡辉光放电的起始时刻都发生在外加电压的下降沿,也就是电压的零点以前,即"过零放电".通过Lissajous图形得到了放电功率.气压小于8.08×104Pa时,介质阻挡辉光放电电压和放电功率随气压变化缓慢增加;在气压大于8.08×104Pa时,介质阻挡辉光放电电压和放电功率随气压变化迅速增加.获得了气压对介质阻挡辉光放电电压和放电功率的影响.     

大气压下氮气介质阻挡放电的时空特性

通过建立大气压下氮气介质阻挡放电的1维自洽模型,对大气压下氮气介质阻挡放电的时空特性进行了数值模拟.结果表明:在1个放电周期内有2次明显的放电现象,电流密度出现第1个峰值即表示放电开始,该峰值可出现于激励电压反向之前;气隙压降基本保持不变,激励电压达到反向最大时放电过程结束;激发态粒子N2(A3∑+u)和N2(a'1∑-u)的数密度明显高于N2(B3∏g)和N2(C3∏u)的数密度,N2(A3∑+u)和N2(a'1∑-u)的寿命较长;N2(B3∏g)和N2(C3∏u)的数密度受放电空间电场分布的影响较大,并随着放电过程的进行,数密度峰值将会在正负极之间交替出现;N2的各种离子态粒子密度均高于电子密度,该放电模型适用于模拟汤生放电,N+2为放电空间中氮气的主要离子态粒子.     

介质阻挡放电中的表面电荷

在介质阻挡放电中,计算不同的放电间隙,气压,介电常数和介质厚度等放电条件下的表面电荷量,在VD和SD两种情况下分别进行测量,比较实验和计算结果,并讨论其机理。