一种环形等离子体激励器及其气动激励产生方法技术

本发明专利技术公开了一种环形等离子体激励器，包括绝缘基板，其上套设有多个环形电极，相邻两环形电极之间具有环形的等离子体通道；磁场发生器，其产生垂直于绝缘基板并覆盖等离子体通道的磁场；电源，其分别连通相邻两环形电极。本发明专利技术还公开了一种环形等离子体气动激励产生方法。采用本发明专利技术的一种环形等离子体激励器及其气动激励产生方法，具有独特的旋转气动扰动特性，激励强度更大，激励强度更加稳定可控。激励强度更加稳定可控。激励强度更加稳定可控。

【技术实现步骤摘要】
一种环形等离子体激励器及其气动激励产生方法


[0001]本专利技术涉及一种环形等离子体激励器及其气动激励产生方法，属于等离子体激励器


技术介绍

[0002]等离子体主动流动控制技术以其响应时间短、激励频带宽等技术优点，在改善飞行器空气动力性能方面具有潜在应用前景。实现该技术的关键器件是等离子体激励器，它直接决定了等离子体流动控制的性能。
[0003]目前，研究较为广泛的等离子体激励器类型有介质阻挡放电等离子体激励器、电晕放电等离子体激励器等。它们的气动激励特性主要包括了冲击、加热和定向加速。从公开文献表明，在低速分离流的控制中这些激励器具有良好的激励效果，但是在高速气流中，由于激励强度普遍比较小，激励效果通常较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种环形等离子体激励器及其气动激励产生方法，本专利技术具有独特的旋转气动扰动特性，激励强度更大，激励强度更加稳定可控。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种环形等离子体激励器，包括绝缘基板，其上套设有多个环形电极，相邻两环形电极之间具有环形的等离子体通道；
[0007]磁场发生器，其产生垂直于绝缘基板并覆盖等离子体通道的磁场；
[0008]电源，其分别连通相邻两环形电极。
[0009]需要说明的是，套设是指：一个环形电极的圈内设有一个与其不接触的另一个环形电极，从而形成一环套一环多个不接触的环形电极，相邻两个环形电极的环形间距即环形的等离子体通道，最内圈的环形电极可以是实心的形状，只要其能够与相邻的环形电极形成环形的等离子体通道即可。
[0010]需要指出的是，本专利技术中采用直流电源，直流电源能够稳定的产生沿一个方向旋转的环形旋流等离子体；采用交流电源由于正负极的变化，等离子体的旋转方向会随着交流电源正负极的变化而换向。
[0011]在本专利技术中，电源对相邻两个环形电极施加电压，环形的等离子体通道即为放电区域；而磁场与电场构成正交电磁场。本专利技术的基本原理是：电源对相邻两个环形电极施加电压，两环形电极之间放电，等离子体通道的空气被电离产生带电粒子，而带电粒子在电磁场中受到洛伦兹力作用会沿放电电极做定向迁移运动；运动过程中，带电粒子与中性粒子碰撞，并将动量传递给中性粒子，从而在宏观上产生气动扰动，由于电极为环形结构，从而形成具有独特的旋流特性的扰动形式，产生环形旋转的等离子体激励效果。
[0012]与介质阻挡放电等离子体激励器、合成射流等离子体激励器、电晕放电等离子体
激励器相比，本专利技术在气动激励特性上除了具有冲击特性，加热特性，还具有独特的旋转气动扰动特性，使得本专利技术的激励强度更大；且本专利技术的放电区域为闭合环形结构，工作时放电具有连续性，使得其激励强度更加稳定可控。
[0013]在本专利技术中，通过控制电源施加的电场强度控制放电强度，电源的电压越大放电强度越大，电源的电压越小放电强度越小；通过控制磁场强度控制等离子体的转动速度，磁场强度越大等离子体的转动速度越快，磁场强度越小等离子体的转动速度越快慢；从而通过控制电源和磁场能够实现激励强度的可控调节。
[0014]作为优选，所述绝缘基板上套设有两个环形电极。
[0015]在上述方案中，由外到内设置第一环形电极和第二环形电极，两环形电极形成第一等离子体通道，通电后形成一圈环形旋流的等离子体。
[0016]作为优选，所述绝缘基板上套设两个以上的环形电极。
[0017]在上述方案中，由外到内设置第一环形电极、第二环形电极、
……
、第n环形电极，相邻两环形电极之间由外到内形成第一等离子体通道、第二等离子体通道、
……
、第n-1等离子体通道,其中n表示环形电极的数量；环形电极的数量可根据需要设置如3、4、5或者更多，相邻两环形电极则会形成多个等离子体通道(等离子体通道的数量比环形电极的数量少一个)，各个相邻两环形电极之间独立连接一个电源，在使用时可以产生多圈环形旋流的等离子体。
[0018]作为优选，所述电源为直流电源。
[0019]在上述方案中，直流电源能够稳定的产生沿一个方向旋转的环形旋流等离子体。
[0020]作为优选，所述绝缘基板上套设多个同轴的环形电极。
[0021]在上述方案中，多个同轴且形状相同的环形电极，产生的等离子体通道宽度一致，从而产生的环形旋流等离子体旋转更稳定。
[0022]作为优选，所述环形电极的形状为圆环形。
[0023]在上述方案中，圆环形的环形电极形成圆环形的旋流等离子体。
[0024]作为优选，所述环形电极的形状为椭圆形。
[0025]作为优选，所述环形电极为多个弧形和/或直线首尾相连形成的闭环形状。
[0026]作为优选，所述环形电极为多边形，作为进一步的优化，所述多边形的夹角经过倒圆处理。
[0027]在上述方案中，将多边形的夹角进行倒圆角处理，能够避免带电粒子在夹角处聚集。
[0028]作为优选，所述环形电极的材质为铜或镍。
[0029]在上述方案中，铜、镍的导电性良好，可以通过电镀或烧结的方式附着于绝缘基板表面，并且附着力好。
[0030]作为优选，所述绝缘基板的材质为氧化物陶瓷或氮化物陶瓷。
[0031]作为优选，所述绝缘基板的材质为氧化铝陶瓷。
[0032]在上述方案中，氧化物陶瓷具有较高的机械强度、电绝缘性能、耐高温和化学稳定性。
[0033]作为优选，所述激励器中还串联功率电阻。
[0034]在上述方案中，放电回路中串入一个功率电阻，在放电后用于防止放电电流过大
而烧坏激励器。
[0035]作为优选，所述多个环形电极与电源连接的引线互不相交。
[0036]作为优选，所述绝缘基板上设置位于内圈环形电极下的过孔，用于连接绝缘基板另一面上的引线，使得多个环形电极与电源连接的引线互不相交。
[0037]在上述方案中，避免引线相交引起短路。
[0038]作为优选，所述绝缘基板上设置焊盘，所述焊盘通过引线与环形电极连接，以便于和电源连接。
[0039]作为优选，所述磁场发生器为永磁铁或电磁铁。
[0040]作为优选，所述磁场为定常磁场。
[0041]在上述方案中，磁场强度不变且不间断的磁场能够使得环形旋流等离子体稳定。
[0042]一种环形等离子体气动激励产生方法，套设的两环形电极之间施加电场，通过与电场正交的磁场作用，两环形电极之间产生环形旋转的等离子体气动激励。
[0043]在本专利技术中，电源对相邻两个环形电极施加电场，两环形电极之间放电，两环形电极之间的空气被电离产生带电粒子，而带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用会沿放电电极做定向迁移运动；运动过程中，带电粒子与中性粒子碰撞，并将动量传递给中性粒子，从而在宏观上产生气动扰动，由于电极为环形结构，从而形成具有独特的旋流特性的扰动形式，产生环形旋转的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形等离子体激励器，其特征在于：包括绝缘基板(1)，其上套设有多个环形电极(2)，相邻两环形电极(2)之间具有环形的等离子体通道(3)；磁场发生器(4)，其产生垂直于绝缘基板(1)并覆盖等离子体通道(3)的磁场；电源(5)，其分别连通相邻两环形电极(2)。2.如权利要求1所述的环形等离子体激励器，其特征在于：所述绝缘基板(1)上套设有两个环形电极(2)。3.如权利要求1所述的环形等离子体激励器，其特征在于：所述绝缘基板(1)上套设多个同轴的环形电极(2)。4.如权利要求1所述的环形等离子体激励器，其特征在于：所述环形电极(2)的形状为圆环形。5.如权利要求1所述的环形等离子体激励器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，阳鹏宇，潘翀，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：