一种内部可视等离子体合成射流激励器制造技术

本发明专利技术涉及一种内部可视等离子体合成射流激励器，该等离子体合成射流激励器包括激励器腔体、阴极放电电极、阳极放电电极、耐热硅胶。激励器腔体两端分别插入阴极放电电极和阳极放电电极，并用耐热硅胶固定、密封。工作时，可透过石英材料的前后壁板对激励器腔体内部进行纹影、PIV等测量方法进行拍摄。本发明专利技术实现了等离子体合成射流激励器腔体内部的可视化，并且本发明专利技术结构简单、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种内部可视等离子体合成射流激励器
本专利技术是涉及等离子体流动控制领域，具体涉及一种内部可视等离子体合成射流激励器。技术背景等离子体合成射流流动控制是一种新型的主动流动控制方法，具有响应时间短、频响范围宽、无需额外气源和机械活动部件、重量轻、参数可控等诸多优点，在航空航天领域改善飞行器气动特性方面具有很好的应用前景，因此，对等离子体合成射流流动特性及其在流动控制方面上应用的研究显得十分重要。等离子体合成射流激励器是一种研究等离子体合成射流的基本装置，约翰霍普金斯大学应用物理实验室在2003年提出了一种典型构型(Grossman,Kenneth,CybykBohdan,andDavidVanWie."Sparkjetactuatorsforflowcontrol."41staerospacesciencesmeetingandexhibit.2003.)该装置的基本构造是：利用陶瓷材料制作一个封闭腔体，腔体表面有一个小孔，腔体内置阳极和阴极，且阳极和阴极分别与高压脉冲电源的正负极连接。当打开电源时，阴阳极放电，导致腔体内气体的压力和温度迅速升高，并通过腔体表面的小孔形成射流。这种构型也成为目前等离子体合成射流激励器研究的主要构型(比如专利CN106507575A提到的激励器)。但是这种传统的等离子体合成射流激励器也存在明显的不足，传统激励器为了绝缘和隔绝高温高压，采用陶瓷材料制作封闭腔体，因此仅能观测腔体外部小孔射流的流场，对于腔体内部的情况不得而知，而腔体内部内部的流场能反映高温高压气体产生和发展的过程，如果能够对腔体内部流场有一个清晰的认识，那么对等离子体合成射流的流动特性将会有更深入的理解，也能够进一步发展等离子体合成射流的流动控制技术。因此，对于等离子体合成射流的研究，急需一种新型的激励器，能够观测到腔体内部的流场。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种新型的等离子体合成射流激励器，该激励器要具有结构简单，成本低，并且能够观测腔体内部的特点。本专利技术为解决其技术问题采用如下技术方案：本专利技术所述一种内部可视等离子体合成射流激励器，其特点是:包括激励器腔体、阴极放电电极、阳极放电电极、耐热硅胶。所述激励器腔体两端分别插入所述阴极放电电极和所述阳极放电电极，并用所述耐热硅胶固定、密封。所述激励器腔体为空心立方体，由前后壁板、左右壁板、底板、顶板组成，分别采用502胶水固定，其中前后壁板通过左右壁板上的凹槽卡接。所述前后壁板采用石英材料，具有很好的透光率，使得光线能够从前后壁板穿过。所述左右壁板采用有机玻璃材料，壁板中心有直径1mm的通孔，用于和所述阳极放电电极和所述阴极放电电极连接，并且所述通孔轴线保持共线，以保证所述阳极放电电极和所述阴极放电电极的轴线共线；所述左右壁板上各有两条长方形凹槽，深度为所述左右壁板厚度的一半，用于和所述前后壁板的连接，可将所述前后壁板插入所述左右壁板的凹槽中，使得所述前后壁板保持平行。所述底板采用有机玻璃材料，为完整的长方形壁板。所述顶板采用有机玻璃材料，所述顶板上表面有一个正方形凹槽，深度为所述顶板厚度的一半，可以减小厚度对射流的影响；所述正方形凹槽中心，钻有一个直径为2mm的通孔，作为等离子体合成射流的出口。所述阴极放电电极和阳极放电电极采用纯铜材料，具有良好的导电性能，顶端部分为尖锥形，便于放电；所述阴极放电电极和所述阳极放电电极的尖端之间距离为2mm，并且能够通过改变尖端距离来改变对放电特性的影响。所述耐热硅胶用于填补所述放电电极和所述左右壁板上通孔之间的间隙，保证所述激励器腔体具有良好的密封性。相对于现有技术，本专利技术所述的等离子体合成射流激励器的优点有：1.本专利技术结构简单，成本低。传统的等离子体合成射流激励器，激励器腔体均采用耐高温高压绝缘的陶瓷材料，虽然能够实现较好的绝缘隔热的密闭条件，但是制作难度和材料成本较高。本专利技术采用四面有机玻璃材料，两面石英材料，既能够保证本专利技术在高温高压状态下能够正常工作，同时减少了制作难度，降低了物料成本。2.本专利技术能够实现激励器内部可视的效果。传统的等离子体激励器，激励器腔体均采用耐高温高压绝缘的陶瓷材料，因此从激励器腔体外面是无法观测到其内部的情况，因此对腔体内部的流场不得而知。本专利技术将激励器腔体前后壁板换成透光性良好的石英材料，其余四个壁板为有机玻璃材料，使得激励器腔体内部可以被观测，进而实验中可以观测到电极放电时腔体内部的流场情况，对等离子体合成射流的生成机理和流动特性将会有更深入的理解，也能够进一步发展等离子体合成射流的流动控制技术。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。图1是本专利技术整体示意图图2是本专利技术主视图图3是本专利技术俯视图图4是参考文献中传统等离子体合成射流激励器实验纹影图图5是传统等离子体合成射流激励器对比实验纹影图图6是本专利技术放电后沿不同时间历程的纹影图附图中10激励器腔体11前壁板12后壁板13左壁板14右壁板15底板16顶板20阴极放电电极30阳极放电电极40耐热硅胶具体实施方案为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1，一种内部可视等离子体合成射流激励器，包括激励器腔体(10)、阴极放电电极(20)、阳极放电电极(30)、耐热硅胶(40)。如图1和2，激励器腔体(10)两端分别插入阴极放电电极(20)和阳极放电电极(30)，并用耐热硅胶(40)固定、密封。如图2和3，激励器腔体(10)为空心立方体，由前壁板(11)、后壁板(12)、左壁板(13)、右壁板(14)、底板(15)、顶板(16)组成，分别采用502胶水固定，其中前壁板(11)和后壁板(12)通过左壁板(13)和右壁板(14)上的凹槽卡接。如图3，前壁板(11)和后壁板(12)采用石英材料，具有很好的透光率，使得光线能够从前后壁板穿过。如图2和3，左壁板(13)和右壁板(14)采用有机玻璃材料，壁板中心有直径1mm的通孔，用于和阳极放电电极(30)和阴极放电电极(20)连接，并且两边通孔轴线保持共线，以保证阳极放电电极(30)和阴极放电电极(40)的轴线共线；左壁板(13)和右壁板(14)上各有两条长方形凹槽，深度为左壁板(13)和右壁板(14)厚度的一半，用于和前壁板(11)和后壁板(12)的连接，可将前壁板(11)和后壁板(12)插入左壁板(13)和右壁板(14)的凹槽中，使得所述前壁板(11)和后壁板(12)保持平行。如图2，底板(15)采用有机玻璃材料，为完整的长方形壁板。如图1和2，顶板(16)采用有机玻璃材料，顶板(16)上表面有一个正方形凹槽，深度为顶板(16)厚度的一半，可以减小厚度对射流的影响；正方形凹槽中心，钻有一个直径为2mm的通孔，作为等离子体合成射流的出口。如图1和2，阴极放电电极(20)和阳极放电电极(30)采用纯铜材料，具有良好的导电性能，顶端部分为尖锥形，便于放电；阴极放电电极(20)和阳极放电电极(30)的尖端之间距离为2mm，并且改变尖端距离可以研究尖端距离对放电特性的影响。如图2和3，耐热硅胶(40)用于阴极放电电极(20)和右壁板(14)以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内部可视等离子体合成射流激励器，其特征在于：包括激励器腔体、阴极放电电极、阳极放电电极、耐热硅胶。

【技术特征摘要】
1.一种内部可视等离子体合成射流激励器，其特征在于：包括激励器腔体、阴极放电电极、阳极放电电极、耐热硅胶。2.如权利要求1所述的等离子体合成射流激励器，其特征在于：所述激励器腔体两端分别插入所述阴极放电电极和所述阳极放电电极，并用所述耐热硅胶固定、密封。3.如权利要求2所述的等离子体合成射流激励器，其特征在于：所述激励器腔体为空心立方体，由前后壁板、左右壁板、底板、顶板组成，分别采用502胶水固定，其中前后壁板通过左右壁板上的凹槽卡接。4.如权利要求3所述的等离子体合成射流激励器，其特征在于：所述前后壁板采用石英材料，保证良好的透光率。5.如权利要求3所述的等离子体合成射流激励器，其特征在于：所述左右壁板采用有机玻璃材料，壁板中心有直径1mm的通孔，用于和所述阳极放电电极和所述阴极放电电极连接，并且所述通孔轴线保持共线，以保证所述阳极放电电极和所述阴极放电电极的轴线共线；所述左右壁板上各有两条长方形凹槽，深度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿玺，刘是成，董昊，史志伟，刘松，夏天宇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32