一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，包括有安装平板，有安装平板上安装有若干个无间隙阵列排布的等离子体放电单元；等离子体放电单元包括有正六棱管状介质层，沿正六棱管状介质层内壁表面设置有交流电极及脉冲直流电极，交流电极与脉冲直流电极之间所对应的正六棱管状介质层内埋设有掩埋电极，掩埋电极、交流电极及脉冲直流电极均为正六棱管状；安装平板上若干个掩埋电极并联后接地，安装平板上若干个交流电极并联后与交流高压电源连接，安装平板上若干个脉冲直流电极并联后与脉冲高压直流电源连接。该装置能够显著提升流动控制效果，达到湍流减阻的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置
本专利技术属于等离子体放电设备
，具体涉及一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置。
技术介绍
当今社会随着工业和经济的快速发展，对于化石能源的需求不断增加，碳排放增长迅速。因此，提高产品能源利用率已经成为社会各界广泛关注的热点问题。据相关研究：高亚声速飞机在飞行过程中，约50％的阻力来源于表面湍流摩擦阻力，而阻力的增加无疑增加了燃料的消耗。在飞机的运营成本之中，燃油费用大约占总运营成本的30％。因此，任何表面摩擦阻力的减少都可以极大地节省交通工具的能源消耗，提高产品能源利用率，降低运营成本。研究表明，湍流摩擦阻力与近壁区的流向涡密切相关，常用的减阻方案是通过破坏近壁面区域流向涡和条带结构的自维持过程，阻碍流向涡的进一步发展和演化，影响流向涡下扫过程中对壁面的摩擦阻力影响。基于此控制原理，目前已发展出了许多减阻方法。按照是否有外部能量输入可以分为被动控制和主动控制。传统的被动控制手段(如涡流发生器、凹槽、小肋等)已经得到了充分的研究和广泛的应用，在提高飞行器性能方面的潜力有限，较难获得重大突破。此外，被动控制的控制方式是预先确定的，控制效果只能应对一种或几种特定的流场，在真实应用场景中无法达到最佳的控制效果。主动流动控制技术是通过外部能量输入施加一定程度的扰动，与物体表面流场的流动模式相耦合来实现流动控制。主动控制的优势在于可以通过局部的能量输入，在适当的时间和位置，达到对局部或全局流场的改变，进而达到降低湍流摩擦阻力的目的。基于等离子体激励器的湍流边界层减阻控制是众多主动控制方式的一种，因其结构简单、附加载重小、无复杂机械结构、响应速度快等优点，得到了广泛的研究。目前研究最多的主要是介质阻挡放电等离子体激励器(DBD)。虽然DBD有上述诸多优点，但目前仍存在放电区域小、诱导速度低、能效比低、诱导射流方向单一等缺点，限制了它的进一步工程应用。为了进一步提高和改善DBD的性能，各国学者对其介质层材质、激励电参数等进行了优化，其中不乏效果比较好的方案，比如：负脉冲直流放电等离子体激励器和滑动放电等离子体激励器。负脉冲直流放电是在传统DBD的基础上将原有的交流电源换为负脉冲直流电源，能够在非常小能耗的条件下达到非常高的瞬时体积力水平。滑动放电是在传统DBD两电极的基础上，又在裸露电极的另一侧增加了一个直流高压电极，在不显著增加电能消耗的情况下，一定程度上增大诱导射流速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，融合了滑动放电等离子体激励器和脉冲直流放电等离子体激励器的优点，能够显著提升流动控制效果，达到湍流减阻的目的。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，主要用于机翼减阻，包括有安装平板，有安装平板上安装有若干个无间隙阵列排布的等离子体放电单元；等离子体放电单元包括有正六棱管状介质层，沿正六棱管状介质层内壁表面设置有交流电极及脉冲直流电极，交流电极与脉冲直流电极之间所对应的正六棱管状介质层内埋设有掩埋电极，掩埋电极、交流电极及脉冲直流电极均为正六棱管状；安装平板上若干个掩埋电极并联后接地，安装平板上若干个交流电极并联后与交流高压电源连接，安装平板上若干个脉冲直流电极并联后与脉冲高压直流电源连接。本专利技术的特征还在于，正六棱管状介质层的内接圆半径为10mm，厚度为0.5-3mm，长为40-70mm，材质为聚四氟乙烯；安装平板的材质为绝缘材料。掩埋电极、交流电极及脉冲直流电极均为铜电极。掩埋电极的厚度为0.03mm-0.3mm，宽度为20-50mm；交流电极及所述脉冲直流电极的厚度均为0.03mm-0.3mm，宽度均为5mm。交流高压电源电压为5Kv-15Kv，所述脉冲高压直流电源电压为5Kv-10Kv。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，融合滑动放电等离子体激励器和脉冲直流放电等离子体激励器的优点，可以增加放电区域的瞬时电动势，增加场致发射产生电子的数量，增加电子携带的动能，产生更多的O3-2和O2-2,同时O3-2和O2-2也可以从电场中获得更多能量，最终产生更大的诱导气流流速。(2)本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，在相同电压下，相比普通DBD,可以在诱导流场表面产生更强的电场，同样的能耗条件下能够产生更大的体积力，具有较高的能源利用率。(3)本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，特殊的正六棱管构型适应性较好，能够最大程度的利用流场表面，可根据实际的使用要求，灵活选择布置方式。(4)本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，可以产生更大的诱导气流流速、瞬时体积力，增加对流向涡的抬升效果和打碎效率，从而增加有效减阻区域的流向面积，减小湍流阻力。(5)本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，由电信号触发，响应速度快，可以配合闭环控制系统，根据表面流场状态实时调整电源功率，从而增加减阻效率，降低能量损耗。(6)本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置的诱导气流从交流电极表面射出，管内会形成负压，迫使后方的空气流入正六棱管内，以此增加出风量。附图说明图1是本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置中等离子体放电单元的结构示意图；图2是本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置中等离子体放电单元的正视图；图3是本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置中等离子体放电单元的诱导射流方向示意图；图4是图3中C处的局部放大图；图5是本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置的结构示意图；图6是本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置未开启时的表面流场示意图；图7是本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置开启后的表面流场示意图。图中，1.正六棱管状介质层，2.掩埋电极，3.交流电极，4.脉冲直流电极，5.安装平板。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，如图1-7所示，包括有安装平板5，有安装平板5上安装有若干个无间隙阵列排布的等离子体放电单元，使用时等离子体放电单元垂直于平板表面布置；所述等离子体放电单元包括有正六棱管状介质层1，沿正六棱管状介质层1内壁表面设置有交流电极3及脉冲直流电极4，交流电极3与脉冲直流电极4之间所对应的正六棱管状介质层1内埋设有掩埋电极2，掩埋电极2、交流电极3及脉冲直流电极4均为正六棱管状；掩埋电极2、交流电极3及脉冲直流电极4在正六棱管状介质层1轴向所在平面上的投影无缝衔接，交流电极3与脉冲直流电极4之间的间距等于掩埋电极2的宽度；安装平板5上若干个掩埋电极2并联后接地，安装平板5上若干个交流电极3并联后与交流高压电源连接，安装平板5上若干个脉冲直流电极4并联后与脉冲高压直流电源连接，交流电极3布置在预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，其特征在于，包括有安装平板(5)，有安装平板(5)上安装有若干个无间隙阵列排布的等离子体放电单元；所述等离子体放电单元包括有正六棱管状介质层(1)，沿正六棱管状介质层(1)内壁表面设置有交流电极(3)及脉冲直流电极(4)，交流电极(3)与脉冲直流电极(4)之间所对应的正六棱管状介质层(1)内埋设有掩埋电极(2)，掩埋电极(2)、交流电极(3)及脉冲直流电极(4)均为正六棱管状；安装平板(5)上若干个掩埋电极(2)并联后接地，安装平板(5)上若干个交流电极(3)并联后与交流高压电源连接，安装平板(5)上若干个脉冲直流电极(4)并联后与脉冲高压直流电源连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，其特征在于，包括有安装平板(5)，有安装平板(5)上安装有若干个无间隙阵列排布的等离子体放电单元；所述等离子体放电单元包括有正六棱管状介质层(1)，沿正六棱管状介质层(1)内壁表面设置有交流电极(3)及脉冲直流电极(4)，交流电极(3)与脉冲直流电极(4)之间所对应的正六棱管状介质层(1)内埋设有掩埋电极(2)，掩埋电极(2)、交流电极(3)及脉冲直流电极(4)均为正六棱管状；安装平板(5)上若干个掩埋电极(2)并联后接地，安装平板(5)上若干个交流电极(3)并联后与交流高压电源连接，安装平板(5)上若干个脉冲直流电极(4)并联后与脉冲高压直流电源连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于负压式滑动等离子体放电的减阻装置，其特征在于，所述正六棱管状介质层(1)的内...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博睿，刘园鹏，喻明浩，张倩，金元中，付钰伟，葛畅，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61