介质阻挡放电等离子体激励器及系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种介质阻挡放电等离子体激励器及系统，属于等离子体激励器领域，为解决现有装置壁面射流速度低的问题而设计。本实用新型专利技术介质阻挡放电等离子体激励器至少包括介质体、设置在介质体表面的第一电极、以及设置在介质体内部的第二电极和第三电极；第一电极、第二电极和第三电极相互平行；第一电极与第二电极之间能产生高密度等离子体，第三电极用于提升壁面射流速度。本实用新型专利技术介质阻挡放电等离子体激励器系统包括至少两组相同的上述的激励器。本实用新型专利技术介质阻挡放电等离子体激励器及系统对等离子体产生和气动激励既进行独立控制又有机统一，提升等离子体激励器流动控制性能。适用范围广，尤其适用于机翼/发动机流动控制领域。

【技术实现步骤摘要】
介质阻挡放电等离子体激励器及系统
本技术涉及一种介质阻挡放电等离子体激励器以及由至少两个相同的该激 励器组成的介质阻挡放电等离子体激励器系统。
技术介绍
介质阻挡放电等离子体激励器是一种前沿的主动流体控制技术，可以有效提升机 翼和动力装置的气动特性，达到增升/减阻的目的。 现有介质阻挡放电等离子体激励器的基本单元的主要结构是双电极单段式介质 阻挡放电结构。具体的，包括平行布置的两条金属电极，一条电极埋入在绝缘性能良好的电 介质内部，该电极接地；另一条电极布置在绝缘材料表面，裸露在环境大气之中，通过该电 极输入交流高压。两条电极之间的空气放电，在绝缘介质表面产生低温等离子体。 这种双电极单段式介质阻挡放电等离子体激励器所产生的壁面射流的速度较低， 难于应用于机翼的流动控制。虽然提高输入电压可以提升壁面射流的速度，但过高的输入 电压会影响绝缘介质的性能和寿命，甚至破坏激励器。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的上述技术问题，本技术提出了一种介质阻挡放电等离子 体激励器，该激励器能够有效提升壁面射流速度、提升激励器性能及寿命。具体方案如下： -种介质阻挡放电等离子体激励器，所述激励器至少包括介质体，设置在所述介 质体表面的第一电极、以及设置在所述介质体内部的第二电极和第三电极；所述第一电极、 第二电极和第三电极相互平行；第一电极与第二电极之间的间距为第一间距dl，第二电极 与第三电极之间的间距为第二间距d2 ;所述第一电极与所述第二电极之间能产生高密度 等离子体，所述第三电极用于提升壁面射流速度。 特别是，所述间距dl小于所述间距d2。 特别是，所述第一电极的宽度wl <所述第二电极的宽度w2 <所述第三电极的宽 度w3。 特别是，所述介质体为绝缘材料；第一电极、第二电极和第三电极由金属制成。 特别是，所述第一电极和所述第三电极接至同一交流电压源；所述第二电极接地。 特别是，所述第一电极接至第一交流电压源，所述第三电极接至第二交流电压源， 所述第一交流电压源和所述第二交流电压源频率相同、相位相反；所述第二电极接地。 特别是，所述第一电极接至第一交流电压源，所述第三电极接至第二交流电压源， 所述第一交流电压源的频率高于所述第二交流电压源的频率，所述第二电极接地。 另一方面，本技术采用以下技术方案： 一种介质阻挡放电等离子体激励器系统，所述系统包括至少两组相同的上述的激 励器。 本技术介质阻挡放电等离子体激励器在介质体的表面和内部相互平行地设 置有三条电极，形成三电极两段式结构，对等离子体产生和气动激励既进行独立控制又有 机统一，提升了等离子体激励器流动控制性能。优化了激励器的控制参数，获得更高的壁面 射流速度，提高气动激励效果，更有效地进行流动控制。适用范围广，尤其适用于机翼/发 动机流动控制领域。 本技术介质阻挡放电等离子体激励器系统包括至少两组相同的上述的激励 器，可以诱导更高的壁面射流速度，获得更好的流动控制效果。 【附图说明】 图1是优选实施例一提供的介质阻挡放电等离子体激励器的结构示意图。 图中标记为： 1、介质体；2、等离子体；11、第一电极；12、第二电极；13、第三电极。 【具体实施方式】 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本技术的技术方案。 优选实施例一： 本优选实施例提供一种介质阻挡放电等离子体激励器。如图1所示，激励器至少 包括由绝缘材料制成的介质体1、设置在介质体1表面的第一电极11、以及设置在介质体1 内部的第二电极12和第三电极13。第一电极11、第二电极12和第三电极13相互平行。 在第一电极11与第二电极12之间的高频高压交流电作用下气体放电产生高密度等离子 体，等离子体中的离子在第三电极13形成的强切向电场作用下获得切向速度，离子通过碰 撞将能量传递给气体分子，从而提升壁面射流速度。上述高密度等离子体优选为密度高于 10 12cm 3。 其中，第一电极11和第二电极12构成第一段，第二电极12和第三电极13构成第 二段，总体形成三电极两段式介质阻挡放电等离子体激励器，提升了等离子体激励器流动 控制性能。 为了有效产生等离子体2,在激励器的第一段中，第一电极11和第二电极12之间 的间距dl取值较小，间距dl=0-2mm，优选0. 5mm、1mm和1. 2mm。为了提高激励器的气动激 励效果、能承受较高电压幅值并获得更大的切向电场强度，在激励器的第二段中，第二电极 12和第三电极13之间的间距d2大于间距dl，间距d2=5_8mm,优选5. 5mm、6mm、6· 5mm、7mm 和 7. 5mm η 第一电极11的宽度wl彡第二电极12的宽度w2 <第三电极13的宽度w3 ;宽度 w1 =1 -5mm,宽度 w2=l_5mm，宽度 w3=5_10mm。 介质体1的材料优选使用耐高压的绝缘材料，更优选为聚酰亚胺（Polyimide PI)，它具有相对介电常数较小（ε^3.4)、抗击穿场强高（276kV/mm)、耐高温（300°C)等优 点。由于聚酰亚胺的抗击穿场强很高，覆盖在第二电极12和第三电极13上的介质厚度h E 可以较小，hE=0. 1-0. 3mm，优选 0· 2mm。 第一电极11、第二电极12和第三电极13由铜制成。但电极的材质不限于铜，能满 足导电性能良好、二次电子发射系数高、热传导性好、成本低等条件的其它材料亦可。 第一电极11、第二电极12和第三电极13的长度L=10-200cm ;第一电极11、第二 电极12和第三电极13的厚度he=0. 01-0. 3mm。 电源配置方式：采用单电源配置方式，电源输出极性为正负极性的交流高压电，第 一电极11和第三电极13接至该交流电压源；第二电极12接地。此时在激励器的第一段和 第二段分别形成频率相同、相位相反的交流高压。 该电源配置方式的激励器结构简单、效率高。因激励器两段电压同步反相，第一段 中产生的电荷可以同步地从第二段的切向电场获得动量从而产生气动激励，提高了能量耦 合效率。 优选实施例二： 本优选实施例提供一种介质阻挡放电等离子体激励器，其结构与优选实施例一基 本相同。激励器至少包括由绝缘材料制成的介质体、设置在介质体表面的第一电极、以及设 置在介质体内部的第二电极和第三电极。第一电极、第二电极和第三电极相互平行。其中， 第一电极和第二电极构成第一段，第二电极和第三电极构成第二段。 不同之处在于：电源的配置方式为同频率反相位双电源。第一电极接至第一交流 电压源，第三电极接至第二交流电压源，第一交流电压源和第二交流电压源频率相同、相位 相反；第二电极接地。 该电源配置方式的激励器效率高，能独立地控制激励器两段的输入电压幅值。提 高第二段的输入电压幅值，可以获得更好的气动激励效果。 优选实施例三： 本优选实施例提供一种介质阻挡放电等离子体激励器，其结构与优选实施例一基 本相同。激励器至少包括由绝缘材料制成的介质体、设置在介质体表面的第一电极、以及设 置在介质体内部的第二电极和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介质阻挡放电等离子体激励器，其特征在于，所述激励器至少包括介质体（1）、设置在所述介质体（1）表面的第一电极（11）、以及设置在所述介质体内部的第二电极（12）和第三电极（13）；所述第一电极（11）、第二电极（12）和第三电极（13）相互平行；第一电极（11）与第二电极（12）之间的间距为第一间距d1，第二电极（12）与第三电极（13）之间的间距为第二间距d2；所述第一电极（11）与所述第二电极（12）之间能产生高密度等离子体，所述第三电极（13）用于提升壁面射流速度。

【技术特征摘要】
1. 一种介质阻挡放电等离子体激励器，其特征在于，所述激励器至少包括介质体（1 )、 设置在所述介质体（1)表面的第一电极（11)、以及设置在所述介质体内部的第二电极（12) 和第三电极（13);所述第一电极（11)、第二电极（12)和第三电极（13)相互平行；第一电极 (11)与第二电极（12 )之间的间距为第一间距dl，第二电极（12 )与第三电极（13 )之间的间 距为第二间距d2 ;所述第一电极（11)与所述第二电极（12)之间能产生高密度等离子体，所 述第三电极（13 )用于提升壁面射流速度。2. 根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体激励器，其特征在于，所述第一间距 dl小于所述第二间距d2。3. 根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体激励器，其特征在于，所述第一电极 (11)的宽度wl彡所述第二电极（12)的宽度w2 <所述第三电极（13)的宽度w3。4. 根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体激励器，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，王光秋，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，中国商用飞机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京;11