• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      兩電極等離子體高能合成射流流場(chǎng)及其沖量實(shí)驗(yàn)研究

      2014-07-10 13:15:24羅振兵夏智勛
      實(shí)驗(yàn)流體力學(xué) 2014年6期
      關(guān)鍵詞:單絲單脈沖沖量

      張 宇,羅振兵,王 澈,王 林,夏智勛

      (1.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院,長(zhǎng)沙 410073;2.空軍工程大學(xué),西安 710051)

      兩電極等離子體高能合成射流流場(chǎng)及其沖量實(shí)驗(yàn)研究

      張 宇1,羅振兵1,王 澈2,王 林1,夏智勛1

      (1.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院,長(zhǎng)沙 410073;2.空軍工程大學(xué),西安 710051)

      兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器通過腔體內(nèi)電極間的瞬時(shí)電弧放電加熱腔內(nèi)氣體,在激勵(lì)器出口產(chǎn)生壓差并噴出高速射流,從而產(chǎn)生反作用力和沖量。針對(duì)兩電極等離子體高能合成射流響應(yīng)快、持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了單絲扭擺式微沖量測(cè)量系統(tǒng),并結(jié)合高速陰影系統(tǒng),對(duì)兩電極等離子體高能合成射流的流場(chǎng)發(fā)展過程及其單脈沖沖量特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩電極等離子體高能合成射流響應(yīng)時(shí)間小于10μs,射流持續(xù)時(shí)間約為1ms,射流前鋒最大速度約為190m/s,射流流場(chǎng)發(fā)展過程中存在多道強(qiáng)壓縮波,并以當(dāng)?shù)芈曀傧蛳掠蝹鞑?。單絲扭擺式微沖量測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)μN(yùn)·s量級(jí)沖量測(cè)量精度,單脈沖沖量約為32μN(yùn)·s,并且在低頻狀態(tài)下射流總沖量隨激勵(lì)器放電頻率成線性增加。

      等離子體;高能合成射流;微沖量;高速陰影;單絲扭擺

      0 引 言

      流動(dòng)控制技術(shù)是流體力學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)。高效的流動(dòng)控制方式對(duì)于保證飛行器飛行安全性、改善飛行器可操作性和提高飛行器推進(jìn)效率具有重要意義[1]。等離子體激勵(lì)器作為一種新型的流動(dòng)控制方式,以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、工作頻帶寬、適應(yīng)多工況等優(yōu)點(diǎn)正受到越來越多的關(guān)注,有望成為主動(dòng)流動(dòng)控制技術(shù)的新突破[2]。

      目前廣泛研究的等離子體激勵(lì)器主要包括介質(zhì)阻擋放電(DBD)等離子體激勵(lì)器[3-4]、直流/準(zhǔn)直流電弧放電等離子體激勵(lì)器[5-6]和等離子體合成射流激勵(lì)器[7](又稱為火花放電式等離子體激勵(lì)器)。DBD放電產(chǎn)生的體積力較小,誘導(dǎo)形成的射流速度較低,主要用于低速流動(dòng)控制[8]。直流/準(zhǔn)直流電弧放電等離子體激勵(lì)器通過對(duì)放電區(qū)域及其附近氣體進(jìn)行快速加熱實(shí)現(xiàn)對(duì)高速流的流動(dòng)控制,但需要較大的功率輸入[5],能量效率較低。等離子體高能合成射流激勵(lì)器最早由美國(guó)霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室在2003年提出[9-10],德克薩斯大學(xué)[11-12]、佛羅里達(dá)州立大學(xué)[13-14]、法國(guó)航天航空研究中心[15]以及國(guó)內(nèi)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)[1-2]、空軍工程大學(xué)[16]等單位開展了相關(guān)研究。等離子體高能合成射流激勵(lì)器具有快響應(yīng)、無(wú)移動(dòng)部件、質(zhì)量輕、射流穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn),同時(shí)也存在有理論模型不完善、實(shí)驗(yàn)測(cè)量難度大、電源系統(tǒng)復(fù)雜等亟待解決的問題,是目前等離子體流動(dòng)控制技術(shù)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

      典型的等離子體高能合成射流激勵(lì)器為兩電極結(jié)構(gòu)。如圖1所示,兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器由一個(gè)帶出口孔縫的絕緣腔體和一對(duì)電極組成,在兩電極間加脈沖高壓擊穿空氣形成電弧放電,電弧加熱作用使得腔體內(nèi)氣體的溫度和壓力快速升高,升溫加壓的腔內(nèi)氣體從出口高速噴出,形成等離子體高能合成射流,之后由于等離子體高速射流的引射導(dǎo)致腔內(nèi)形成負(fù)壓,以及腔內(nèi)氣體溫度降低,外部氣體重新回填腔體,準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)工作周期。目前實(shí)驗(yàn)獲得的兩電極等離子體合成射流速度超過100m/s[17-18],而且通過驅(qū)動(dòng)參數(shù)控制,可以方便實(shí)現(xiàn)兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器輸出動(dòng)量大小和工作頻率的改變,滿足高速飛行器不同的控制需求。

      圖1 兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器結(jié)構(gòu)及工作過程Fig.1 Schematic andoperation cycle of the two-electrode plasma high energy synthetic jet actuator

      鑒于等離子體高能合成射流激勵(lì)器對(duì)流場(chǎng)的控制能力正比于激勵(lì)器所產(chǎn)生射流的動(dòng)量通量,設(shè)計(jì)了單絲扭擺式微沖量測(cè)量系統(tǒng)[19],并結(jié)合高速陰影系統(tǒng),對(duì)兩電極等離子體高能合成射流的流場(chǎng)發(fā)展過程及其單脈沖沖量特性進(jìn)行研究。

      1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)量

      1.1 電源系統(tǒng)

      兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)電源采用西安交通大學(xué)高電壓實(shí)驗(yàn)室研制的KD-1型基于磁壓縮技術(shù)的脈沖電源。電源系統(tǒng)通過工頻整流將380V交流動(dòng)力電調(diào)整為直流電,并為放電電容充電。兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器與放電電容相連,當(dāng)電容兩端電壓達(dá)到電極間擊穿電壓時(shí),激勵(lì)器工作產(chǎn)生高能合成射流。該電源系統(tǒng)最大輸出電壓為0~10k V,工作頻率為1~50Hz可調(diào),最大輸出能量為10J。

      1.2 高速陰影系統(tǒng)

      實(shí)驗(yàn)中采用高速激光陰影系統(tǒng)研究?jī)呻姌O等離子體高能合成射流的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及其發(fā)展過程。整個(gè)系統(tǒng)由光源、凹面鏡、高速相機(jī)與一系列反射鏡組成,整個(gè)系統(tǒng)如圖2所示。點(diǎn)光源發(fā)出的光線經(jīng)過擴(kuò)束鏡投射到凹面鏡,經(jīng)凹面鏡反射后形成平行光打到平面鏡上,由平面鏡反射經(jīng)過實(shí)驗(yàn)段后由另一側(cè)平面鏡接收并反射,再通過凹面鏡反射匯聚后進(jìn)入相機(jī)。陰影測(cè)量是一種非接觸式測(cè)量,對(duì)流場(chǎng)沒有影響。相對(duì)于紋影技術(shù),陰影技術(shù)對(duì)于具有較大密度梯度變化的強(qiáng)激波結(jié)構(gòu)具有很好的顯示效果,在超聲速流動(dòng)實(shí)驗(yàn)中,常被用來確定激波的形狀和位置。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)中由強(qiáng)烈電弧加熱產(chǎn)生的等離子體高能合成射流,密度場(chǎng)變化劇烈,并伴隨有較強(qiáng)壓縮激波結(jié)構(gòu),陰影技術(shù)能夠得到全面的流場(chǎng)發(fā)展變化信息。

      圖2 高速陰影觀測(cè)示意圖Fig.2 Sketch of the high-speed shadowgraphy

      實(shí)驗(yàn)中采用半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生連續(xù)激光,出光直徑1mm,輸出波長(zhǎng)532nm,最大輸出功率100m W。采用激光光源一方面可以使光源強(qiáng)度足夠大,減小相機(jī)曝光時(shí)間以提高時(shí)間分辨率,另一方面,可以濾除環(huán)境光線的干擾。

      系統(tǒng)中采用的高速相機(jī)為Photron Fastcam SA-1.1高速彩色數(shù)字?jǐn)z影儀,該攝影儀采用高靈敏度CMOS非增強(qiáng)型圖像傳感器,主機(jī)最大容量8GB,1024pixel×1024pixel圖像的拍攝速率可達(dá)5400fps,其最高拍攝速率可達(dá)1×106fps,最短曝光時(shí)間達(dá)1/(2.73×106)s,具有很高的時(shí)間分辨率。這對(duì)于觀察快速發(fā)展的等離子體高能合成射流是至關(guān)重要的。相機(jī)拍攝由激勵(lì)器放電電壓下降沿觸發(fā),保證激勵(lì)器放電與相機(jī)拍攝的同步性。

      1.3 單絲扭擺式微沖量測(cè)量系統(tǒng)

      為研究?jī)呻姌O等離子體合成射流的沖量特性,設(shè)計(jì)了單絲扭擺式微沖量測(cè)量系統(tǒng)[19],能夠?qū)崿F(xiàn)μN(yùn)·s量級(jí)微沖量測(cè)量精度。單絲扭擺式微沖量測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示,扭絲兩端固定于扭擺架,中部連接扭擺桿,平面鏡貼于扭絲中部的扭擺桿上。激勵(lì)器工作產(chǎn)生噴流反作用力直接作用于扭擺桿,導(dǎo)致扭擺桿發(fā)生偏轉(zhuǎn),激光器發(fā)射光線經(jīng)平面鏡反射后在標(biāo)尺上產(chǎn)生位移,并由高速相機(jī)記錄。

      圖3 單絲扭擺式微沖量測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure of the single line torsion pendulum

      兩電極等離子體高能合成射流持續(xù)時(shí)間約為1ms,遠(yuǎn)小于扭擺振動(dòng)周期,故建立不考慮力參數(shù)的微沖量計(jì)算方法[20]:

      式中:I—單脈沖沖量;J—系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;wn—無(wú)阻尼固有頻率;R—射流中心距扭絲的距離;ξ—系統(tǒng)阻尼系數(shù);wd—有阻尼固有頻率;θmax—扭擺最大扭轉(zhuǎn)角??梢姕y(cè)量的單脈沖沖量I與扭擺在單脈沖作用后的最大偏轉(zhuǎn)角θmax成正比,本文利用垂直撞擊激勵(lì)器噴口中心的已知沖量I0,及扭擺最大偏轉(zhuǎn)角θ0,得到兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器單脈沖沖量計(jì)算公式:

      該公式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、計(jì)算方便且計(jì)算精度高,避免了扭擺系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J、阻尼系數(shù)ξ、振動(dòng)周期T等參數(shù)的測(cè)量,減少誤差源項(xiàng)。式中θmax可由激光光斑在標(biāo)尺上移動(dòng)最大位移Smax計(jì)算得出。標(biāo)尺擺放與平面鏡反射光線垂直,標(biāo)尺與光線在平面鏡反射點(diǎn)的距離為L(zhǎng),如圖4所示。故得扭擺最大偏轉(zhuǎn)角計(jì)算公式:

      將公式(3)代入公式(2)中可得兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器單脈沖沖量計(jì)算公式:

      圖4 單絲扭擺微沖量測(cè)量示意圖Fig.4 Sketch of the single linetorsion pendulum for micro-impulse measurement

      單絲扭擺式微沖量測(cè)量系統(tǒng)誤差由3部分組成:標(biāo)定誤差、計(jì)算方法誤差和實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差。標(biāo)定誤差是由力錘的精度以及敲擊位置偏移射流中心造成的;計(jì)算方法誤差是由于高能合成射流瞬間作用單絲扭擺的假設(shè)造成的;實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差是由于環(huán)境振動(dòng)以及氣流擾動(dòng)造成的。單個(gè)工況下,進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)以減小微沖量測(cè)量誤差。結(jié)果表明,兩電極等離子體高能合成射流單脈沖沖量測(cè)量誤差約為2%。

      2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

      2.1 高能合成射流流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析

      采用高速陰影系統(tǒng)獲取了從放電開始的兩電極等離子體高能合成射流流場(chǎng)發(fā)展演變過程,圖5為放電發(fā)生后100μs等離子體高能合成射流典型流場(chǎng)結(jié)構(gòu),實(shí)驗(yàn)條件為:電極間距3mm,激勵(lì)器腔體體積1750mm3,腔體孔徑3mm,放電頻率1Hz,激勵(lì)器工作環(huán)境壓強(qiáng)1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。為減小激勵(lì)器工作過程中電極的電弧燒蝕,電極選用直徑1mm的鎢棒。由圖5可見兩電極等離子體高能合成射流呈蘑菇狀結(jié)構(gòu)發(fā)展,在射流前緣上方有一道呈球?qū)ΨQ型的被稱之為前驅(qū)激波的壓縮波,同時(shí)發(fā)現(xiàn)流場(chǎng)中還有多道壓縮波。圖5中射流結(jié)構(gòu)中沒有馬赫盤的存在,這表明射流為亞聲速流動(dòng)。

      圖5 放電開始后100μs典型的等離子體高能合成射流流場(chǎng)Fig.5 The typical configuration of the plasma high energy synthetic jet att=100μs after the start of the discharge

      圖6為放電開始以后的兩電極等離子體高能合成射流流場(chǎng)發(fā)展過程,相鄰2幅圖的時(shí)間間隔為12.5μs。當(dāng)t=12.5μs時(shí),激勵(lì)器出口處已有明顯的射流出現(xiàn),前驅(qū)激波已經(jīng)離開激勵(lì)器出口,這表明兩電極等離子體高能合成射流響應(yīng)非???。當(dāng)t=25μs時(shí),射流流場(chǎng)呈現(xiàn)出明顯的渦環(huán)結(jié)構(gòu),且流場(chǎng)中出現(xiàn)第2道強(qiáng)度相當(dāng)?shù)膲嚎s波,而流場(chǎng)中所形成的第1道前驅(qū)激波強(qiáng)度變?nèi)?;?dāng)t=50μs時(shí),流場(chǎng)中出現(xiàn)第3道強(qiáng)度相當(dāng)?shù)膲嚎s波;當(dāng)t=87.5μs時(shí),流場(chǎng)中出現(xiàn)第4道壓縮波,但強(qiáng)度明顯弱于前3道壓縮波。圖6還顯示隨著時(shí)間的推移,前驅(qū)激波和射流前鋒間的距離在增大,表明射流速度低于前驅(qū)激波速度(聲速)。

      圖6 等離子體高能合成射流流場(chǎng)發(fā)展過程Fig.6 Shadowgraph images of the plasma synthetic jet captured at specific time steps

      圖7(a)為兩電極等離子體高能合成射流前驅(qū)激波與射流前鋒距激勵(lì)器出口距離隨時(shí)間的變化曲線。由圖可知3道壓縮波隨時(shí)間依次產(chǎn)生并發(fā)展,至激勵(lì)器出口的距離與時(shí)間幾乎成正比,且3道壓縮波之間的距離幾乎不隨時(shí)間變化,曲線斜率相同,即3道壓縮波的傳播速度基本一致。由此可以判斷在射流噴出過程中,前驅(qū)激波以相同的速度向下游傳播。射流前鋒至激勵(lì)器出口的距離則呈先快后慢的增長(zhǎng)趨勢(shì),曲線斜率先增后降,即射流速度先增后降。這是由于射流噴出初始階段,激勵(lì)器腔體內(nèi)壓強(qiáng)高于環(huán)境壓強(qiáng),射流加速噴出,射流前鋒速度增加;隨著射流的噴出,激勵(lì)器腔體內(nèi)壓強(qiáng)降低,射流向下游發(fā)展耗散,射流前鋒速度降低。依據(jù)圖7(a)射流前鋒曲線,還可推測(cè)出兩電極等離子體高能合成射流響應(yīng)時(shí)間小于10μs。圖7(b)為根據(jù)圖7(a)所推算的前驅(qū)激波和射流前鋒速度。通過計(jì)算可得前驅(qū)激波速度約為343m/s,這一速度即是當(dāng)?shù)芈曀?,因此前?qū)激波就是一道以當(dāng)?shù)芈曀賯鞑サ膲嚎s波。射流前鋒速度先增后降,射流前鋒最大速度約為190m/s。

      圖7 射流前鋒及前驅(qū)激波距離出口的距離及其速度隨時(shí)間的變化Fig.7 Trajectory and velocity of the plasma synthetic jet shocks and front jet

      2.2 高能合成射流激勵(lì)器單脈沖沖量測(cè)量結(jié)果分析

      圖8 力錘作用曲線Fig.8 The typical force curve of hammer

      表1 單脈沖沖量測(cè)量結(jié)果Table 1 The measurement results of the single pulse impulse

      本文還研究了激勵(lì)器放電頻率對(duì)射流沖量的影響。實(shí)驗(yàn)測(cè)得射流總沖量隨放電頻率的變化,以及放電頻率分別為5、10、20、30和50Hz時(shí)激勵(lì)器的單脈沖射流沖量,如圖9所示。激勵(lì)器單脈沖射流沖量定義如式,I′為激勵(lì)器單脈沖射流沖量,It為單位時(shí)間內(nèi)激勵(lì)器產(chǎn)生的射流總沖量,C為單位時(shí)間內(nèi)激勵(lì)器放電次數(shù)。兩電極等離子體高能合成射流總沖量隨激勵(lì)器放電次數(shù)成線性增加。表明在低頻狀態(tài)下,激勵(lì)器工作穩(wěn)定,射流流場(chǎng)持續(xù)時(shí)間短,相鄰放電脈沖間射流流場(chǎng)影響微弱,不會(huì)造成射流沖量的損失。激勵(lì)器單脈沖射流沖量隨放電頻率增加,這是由于激勵(lì)器放電頻率增加,相鄰放電脈沖時(shí)間間隔降低,激勵(lì)器放電對(duì)腔內(nèi)氣體的加熱效應(yīng)影響下一次放電,從而增加腔內(nèi)氣體溫度,增大射流沖量。為驗(yàn)證該結(jié)論,在激勵(lì)器放電頻率為50Hz條件下,繪得激勵(lì)器單脈沖射流沖量隨放電次數(shù)的變化曲線,如圖10所示。單脈沖射流沖量隨放電次數(shù)線性增加,這是由于放電次數(shù)增加,對(duì)激勵(lì)器腔內(nèi)氣體的加熱效應(yīng)積累,射流總沖量增大,從而計(jì)算得激勵(lì)器單脈沖射流沖量增大。

      圖9 射流總沖量和單脈沖射流沖量隨放電頻率的變化Fig.9 Variation of the total impulse and singlepulse impulse with increasing frequency

      圖10 激勵(lì)器單脈沖射流沖量隨放電次數(shù)的變化Fig.10 Variation of the single-pulse impulse with the number of discharge times

      圖9中激勵(lì)器單脈沖射流沖量增長(zhǎng)速率隨放電頻率降低,表明激勵(lì)器單脈沖射流沖量并不會(huì)隨放電頻率的增加而無(wú)限增長(zhǎng)。文獻(xiàn)[21]數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器工作存在飽和頻率,超過該頻率會(huì)出現(xiàn)相鄰脈沖射流周期的重疊,導(dǎo)致腔體內(nèi)放電的“啞火”;文獻(xiàn)[18]實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)激勵(lì)器放電頻率超到5k Hz,則由于激勵(lì)器得不到有效吸氣復(fù)原而導(dǎo)致放電“啞火”。下一步工作將對(duì)更高放電頻率的激勵(lì)器沖量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,以研究高頻狀態(tài)下激勵(lì)器放電頻率對(duì)射流沖量的影響規(guī)律,并獲得最大射流沖量放電頻率,為工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。

      3 結(jié) 論

      設(shè)計(jì)了單絲扭擺式微沖量測(cè)量系統(tǒng),并結(jié)合高速陰影系統(tǒng),對(duì)兩電極等離子體高能合成射流的流場(chǎng)發(fā)展過程及其沖量特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,主要結(jié)論如下:

      (1)兩電極等離子體高能合成射流響應(yīng)非常迅速,時(shí)間小于10μs。

      (2)兩電極等離子體高能合成射流流場(chǎng)中存在多道以聲速傳播的壓縮波。

      (3)兩電極等離子體高能合成射流流場(chǎng)發(fā)展過程表明,激勵(lì)器工作后首先產(chǎn)生前驅(qū)激波,隨后高能合成射流噴出,前驅(qū)激波以當(dāng)?shù)芈曀傧蛳掠芜\(yùn)動(dòng),約為343m/s,高能合成射流前鋒速度先增后減,本實(shí)驗(yàn)條件下射流前鋒最大速度約為190m/s。

      (4)本實(shí)驗(yàn)條件下兩電極等離子體高能合成射流激勵(lì)器單脈沖沖量約為32μN(yùn)·s,在低頻狀態(tài)下,射流總沖量隨放電頻率成線性增長(zhǎng),同時(shí)激勵(lì)器單脈沖射流沖量增加。

      [1]王林,羅振兵,夏智勛,等.高速流場(chǎng)主動(dòng)流動(dòng)控制激勵(lì)器研究進(jìn)展[J].中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué),2012,42(10):1103-1119.Wang Lin,Luo Zhenbing,Xia Zhixun,et al.Review of actuators for high speed active flow control[J].Scientia Sinica(Technologica),2012,42(10):1103-1119.

      [2]Wang L,Xia Z X,Luo Z B.Three-electrode plasma synthetic jet actuator for high-speed flow control[J].AIAA Journal,2014,52(4):879-882.

      [3]Corke T C,Enloe C L,Wilkinson S P.Dielectric barrier discharge plasma actuators for flow control[J].Annual Review of Fluid Mechanics,2010,42(1):505-529.

      [4]聶萬(wàn)勝,程鈺鋒,車學(xué)科.介質(zhì)阻擋放電等離子體流動(dòng)控制研究進(jìn)展[J].力學(xué)進(jìn)展,2012,42(6):722-734.Nie Wansheng,Cheng Yufeng,Che Xueke.A review on dielectric barrier discharge plasma flow control[J].Advances in Mechanics,2012,42(6):722-734.

      [5]王健,李應(yīng)紅,程邦勤,等.等離子體氣動(dòng)激勵(lì)控制激波的機(jī)理研究[J].物理學(xué)報(bào),2009,58(8):5513-5519. Wang Jian,Li Yinghong,Cheng Bangqin,et al.The mechanism investigation on shock wave controlled by plasma aerodynamic actuation[J].Acta Physica Sinica,2009,58(8):5513-5519.

      [6]王健,李應(yīng)紅,程邦勤,等.等離子體氣動(dòng)激勵(lì)控制激波的實(shí)驗(yàn)研究[J].航空學(xué)報(bào),2009,30(8):1374-1379.Wang Jian,Li Yinghong Cheng Bangqin,et al.Experimental investigation on shock wave control by plasma aerodynamic actuation[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2009,30(8):1374-1379.

      [7]Kellie A.Characterization of sparkjet for flight control[D].New Zersey:The State University of New Jersey,2012.

      [8]張攀峰,王晉軍,施威毅,等.等離子體激勵(lì)低速分離流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究[J].實(shí)驗(yàn)流體力學(xué),2007,21(2):35-39.Zhang Panfeng,Wang Jinjun,Shi Weiyi,et al.Experimental study on the separation control by plasma actuator in subsonic flow[J].Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2007,21(2):35-39.

      [9]Grossman K R,Olney M D,Bohdan Z.Sparkjet actuator:US,2004/00201041 A1[P].2004.

      [10]Grossman K R,Cybyk B Z,Vanwie M D.Sparkjet actuators for flow control[R].AIAA 2003-57.

      [11]Narayanaswamy V,Shin J,Noel T C.Investigation of plasma-generated jets for supersonic flow control[R].AIAA 2008-285.

      [12]Narayanaswamy V,Noel T,Clemens L.Investigation of pulsedplasma jet for shock/boundary layer control[R].AIAA 2010-1089.

      [13]Sarah J H,Trent T,Jerry E.Development of an analytical sparkjet model[R].AIAA 2010-4979.

      [14]Haack S J,Taylor T,Cybyk B Z.Experimental estimation of sparkjet efficiency[R].AIAA 2011-3997.

      [15]Caruana D,Barricau P,Hardy.The“plasma synthetic jet”actuator.Aero-thermodynamic characterization and first flow control applications[R].AIAA 2009-1307.

      [16]賈敏,梁華,宋慧敏,等.納秒脈沖等離子體合成射流的氣動(dòng)激勵(lì)特性[J].高電壓技術(shù),2011,37(6):1493-1498.Jia Min,Liang Hua,Song Huimin,et al.Characteristic of the spark discharge plasma jet driven by nanosecond pulses[J].High Voltage Engineering,2011,37(6):1493-1498.

      [17]Cybyk B Z,Simon D H,Land H B.Experimental characterization of a supersonic flow control actuator[R].AIAA 2006-478.

      [18]Narayanaswamy V,Raja L L,Clemens T N.Characterization of a high frequency pulsed-plasma jet actuator for supersonic flow control[J].AIAA Journal,2010,48(2):297-305.

      [19]張宇,羅振兵,王林,等.一種單絲扭擺式快響應(yīng)直接力及微沖量測(cè)量裝置:中國(guó),201410325996.3[P].2014.

      [20]方娟,金星,葉繼飛,等.扭擺測(cè)量微沖量的計(jì)算方法[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2007,20(5):17-18,43.Fang Juan,Jin Xing,Ye Jifei,et al.A calculation method of microimpulse with torsion pendulum[J].Development&Innovation of Machinery&Electrical Products,2007,20(5):17-18,43.

      [21]王林,羅振兵,夏智勛,等.等離子體合成射流能量效率及工作特性研究[J].物理學(xué)報(bào),2013,62(12):1-10.Wang Lin,Luo Zhenbing Xia Zhixun,et al.Energy efficiency and performance characteristics of plasma synthetic jet[J].Acta Physica Sinica,2013,62(12):1-10.

      Experimental study on the flow field and impulse of a two-electrode plasma high energy synthetic jet

      Zhang Yu1,Luo Zhenbing1,Wang Che2,Wang Lin1,Xia Zhixun1
      (1.College of Aerospace Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China;2.Air Force Engineering University,Xi’an 710051,China)

      The gas inside the cavity of the two-electrode plasma high energy synthetic jet actuator is electrothermally heated by the transient discharge of electric arc,that leads to a rapid increase in pressure within the cavity.This high-pressure gas ejects through the orifice and forms the high-speed jet.Considering the fast response character of the high energy synthetic jet,a single line torsion pendulum system for the impulse measurement is designed.Combined with the high-speed shadowgraphy,the development of the flow field and the impulse of the plasma jet are experimentally studied.The results show that the response time of the two-electrode plasma high energy synthetic jet is less than 10μs,and the duration time of the single-pulse jet is about 1ms.The maximum velocity of the jet front is about 190m/s,and there are shocks spreading at the speed of sound.The measurement accuracy of the single line torsion pendulum system isμN(yùn)·s.The impulse of the two-electrode plasma high energy synthetic jet actuator is about 32μN(yùn)·s.The total impulse increases linearly with the discharge frequency when the discharge frequency is low.

      plasma;high energy synthetic jet;micro-impulse;high speed shadowgraph;single line torsion pendulum

      V211.1

      :A

      1672-9897(2014)06-0039-06doi:10.11729/syltlx20140054

      (編輯:李金勇)

      2014-05-07;

      :2014-06-25

      國(guó)家自然科學(xué)基金(11372349);全國(guó)優(yōu)秀博士論文作者專項(xiàng)資金(201058)

      羅振兵,E-mail:luozhenbing@163.com

      ZhangY,LuoZB,WangC,etal.Experimentalstudyonflowfieldandimpulseofatwo-electrodeplasmahighenergysyntheticjet.

      JournalofExperimentsinFluidMechanics,2014,28(6):39-44.張 宇,羅振兵,王 澈,等.兩電極等離子體高能合成射流流場(chǎng)及其沖量實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)流體力學(xué),2014,28(6):39-44.

      張 宇(1990-),男,吉林長(zhǎng)春人,碩士研究生。研究方向:等離子體高能合成射流。通信地址:湖南省長(zhǎng)沙市開福區(qū)德雅路109號(hào),國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院(410073)。E-mail:zhangyuenglish@163.com

      猜你喜歡
      單絲單脈沖沖量
      碳纖維紙張電熱及溫敏性效應(yīng)研究
      連續(xù)3年銷量翻番,2022年欲沖量4000萬(wàn),福建這家動(dòng)保企業(yè)正強(qiáng)勢(shì)崛起
      熔紡大直徑聚乳酸單絲的制備與性能研究
      FDA對(duì)比幅法單脈沖測(cè)向的角度欺騙
      熱處理對(duì)大直徑PPS單絲力學(xué)性能的影響
      3+9+15×0.175交互捻鋼絲簾線拉伸齊斷的研究
      一類帶有慢變參數(shù)的sine-Gordon方程的單脈沖異宿軌道
      一種帶寬展寬的毫米波波導(dǎo)縫隙陣列單脈沖天線
      分布式MIMO雷達(dá)單脈沖測(cè)角
      變力沖量的教學(xué)研究
      新郑市| 凭祥市| 蒙阴县| 兴化市| 朝阳区| 翁牛特旗| 吴桥县| 南皮县| 邹平县| 平遥县| 宁明县| 兴义市| 武夷山市| 孝昌县| 含山县| 鲁山县| 游戏| 万盛区| 亚东县| 普安县| 会宁县| 昌都县| 临桂县| 雷山县| 大丰市| 禄劝| 紫阳县| 通海县| 防城港市| 宾阳县| 泰和县| 浦江县| 陇西县| 霞浦县| 秦皇岛市| 广州市| 定南县| 长岛县| 隆子县| 仁寿县| 葫芦岛市|