介质阻挡放电等离子体零质量射流激励器制造技术

一种介质阻挡放电等离子体零质量射流激励器，该等离子体零质量射流激 励器由一对相对放置的条形等离子激励器或者平行相对放置的多个条形等离子 激励器构成的等离子激励器栅组成；或者该等离子体零质量射流激励器由单个 环状等离子激励器或者同心放置的多个环状等离子激励器构成的等离子体激励 器栅组成。所述的等离子体激励器由两个非对称放置的电极组成，一个电极(阴 极)直接暴露在空气中，另一个电极(阳极)被埋设在绝缘介质中。所述的等 离子激励器的电极用金属薄片制成，所述的等离子激励器的绝缘介质为聚四氟 乙烯或环氧树脂；或者柔性绝缘材料如聚酰亚胺薄膜、特氟龙绝缘材料；等离 子激励器采用粘贴的方式做成或者采用印刷电路板的方式做成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种介质阻挡放电(DBD)等离子体零质量射流激励器，所采 用的等离子体激励器基于表面介质阻挡放电(DBD)的原理，在射频电源激励下， 等离子激励器形成法向的零质量射流，达到和机械式零质量射流激励器相同的 流动控制的目的，而且该等离子激励器具有频响范围宽、响应迅速、无移动部 件、重量轻、功耗小等诸多优点。
技术介绍
零质量射流自20世纪90年代作为一项主动流动控制技术应用以来，由于其 具有结构紧凑，无需气源管道等独特的优势，短时间就引起了众多研究者的广 泛关注，成为目前流体力学研究的一个热点。零质量射流已经应用在控制圆柱 尾迹、翼面流动分离以及在MAV/UAV上。零质量射流通常采用活塞或压电薄膜的往复运动吹/吸气体，在狭小孔口 外形成一系列涡环/对(圆形孔口形成涡环、二维狭缝形成涡对)，这些涡环/对在 向外扩展的过程中相互融合形成一种动量射流(见图l)。其主要的工作原理是， 在吹气过程中，空腔流体在活塞或压电薄膜(la)的压縮下在孔口外形成涡环/ 对(lb)，并在它们自身诱导作用下向远离孔口方向运动；而在吸气过程内，涡 环/对距离孔口较远而不会被吸入到孔口中。因此零质量射流具有仅对外输出 动量而输出质量为零的显著特征。与传统的吸/吹气流动控制相比，零质量射 流具有无需额外气源、无需移动部件的独特优势，使得其兼备了结构简单紧凑、 重量轻、成本低、维护方便等诸多优点，因此受到了众多研究者的广泛关注。但是这种机械式零质量射流激励器频响范围比较小，反应慢。而DBD等离 子体零质量射流^[励器不仅具有和机械式零质量射流激励器相同的功能，而且 频响范围大(0 kHz),反应快。并且，等离子体零质量射流激励器完全由电子 设备组成，具有无移动部件、响应迅速、重量轻、功耗小以及数值模型简单等3优点，近年来在流动控制领域得到广泛应用。特别值得一提的是，基于柔性电 极的等离子体激励器具有很强外形适应能力，可以方便的设置在飞行器任意位 置，这是目前其它所有激励方式都无法企及的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种介质阻挡放电等离子体零质量射流激励器，以 解决机械式零质量射流激励器频响范围窄，反应慢的缺点。本专利技术是一种介质阻挡放电等离子体零质量射流激励器(图3)，所采用的 等离子体激励器基于表面介质阻挡放电(DBD)的原理。该等离子体零质量射流 激励器由一对条形等离子激励器或者平行相对放置的多个条形等离子激励器构 成的等离子激励器栅(二维)(图3a)组成；或者该等离子体零质量射流激励 器由单个环状等离子激励器或者同心放置的多个环状等离子激励器构成的等离 子体激励器栅(三维)(图3c)组成。所述的等离子体激励器由两个非对称放 置的电极组成， 一个电极(阴极)(3a、 3e)直接暴露在空气中，而另一个电极(阳极)(3b、 3f)被埋设在绝缘介质(2c)中。所述的等离子激励器的电极用 金属薄片制成，如铜片或铝片，其尺寸可根据应用的具体情况确定。所述的等 离子激励器的绝缘介质为聚四氟乙烯或环氧树脂；或者柔性绝缘材料如聚酰亚 胺薄膜(Kapton)、特氟龙(Teflon)绝缘材料；绝缘介质若采用聚酰亚胺薄膜(Kapton)或特氟龙(Teflon)等，等离子激励器采用粘贴的方式做成；绝缘 介质若采用聚四氟乙烯或环氧树脂等，等离子激励器采用印刷电路板的方式做 成。在射频电源激励(2g)下，激励器向内侧/中心吹气。定常激励下形成法向 射流，非定常激励下形成涡环(3d) /涡对(3c)(图3b、 d)。若改变^L励方向， 向外侧吹气，此零质量射流装置成为一种吸气装置。本专利技术是一种介质阻挡放电等离子体零质量射流激励器，其优点及功效在 于本专利技术不仅具有和机械式零质量射流激励器相同的功能，而且频响范围大(0 kHz)，反应快。并且，等离子体零质量射流激励器完全由电子设备组成， 具有无移动部件、响应迅速、重量轻、功耗小以及数值模型简单等优点。附图说明图1为机械式零质量射流激励器示意图。图2为单个非对称电极介质阻挡放电(SDBD)等离子体激励器示意图。 图3(a)为条形(二维)等离子体零质量射流激励器的电极布置 图3(b)为条形(二维)等离子体零质量射流激励器产生的涡对 图3(c)环状(三维)等离子体零质量射流激励器的电极布置 图3(d)环状(三维)等离子体零质量射流激励器产生的涡环 图中具体标号如下la压电驱动器 lb机械式零质量射流激励器形成的涡环/对2a电极(阴极) 2b电极(阳极) 2c绝缘介质2d等离子 2f壁面射流 2g射频电源 2h诱导流体3a条状裸露电极 3b条状埋置电极 3c涡对 3d涡环3f环状裸露电极(阴极) 3g环状埋置电极(阳极)具体实施例方式一种介质阻挡放电等离子体零质量射流激励器(图3)，所采用的等离子体 激励器基于表面介质阻挡放电(DBD)的原理。单个等离子激励器(如图2)工 作原理为，常温常压下，在射频电源(2g)激励下，就会在与阳极(2b)附近 区域产生等离子(2d)，驱动周围流体运动。对等离子体激励器诱导流场的测速 实验表明，等离子体激励器最主要的作用是向周围流体中输入动量，并吸附外 部流体(2h)，在等离子体激励器下游形成壁面射流(2f)。该等离子体零质量射流激励器由一对条形等离子激励器或者平行相对放置 的多个条形等离子^[励器构成的等离子激励器栅(二维)(图3a)组成；或者 该等离子体零质量射流激励器由单个环状等离子激励器或者同心放置的多个环 状等离子激励器构成的等离子体激励器栅(三维)(图3c)组成。所述的单个 等离子体激励器由两个非对称放置的电极组成， 一个电极(阴极)(3a、 3e)直 接暴露在空气中，而另一个电极(阳极)(3b、 3f)被埋设在绝缘介质(2c)中。 所述的等离子激励器的电极用金属薄片制成，如铜片或铝片，其尺寸可根据应 用的具体情况确定。所述的等离子激励器的绝缘介质为聚四氟乙烯或环氧树脂;5或者柔性绝缘材料如聚酰亚胺薄膜(Kapton)、特氟龙(Teflon)绝缘材料；绝 缘介质若采用聚酰亚胺薄膜(Kapton)或特氟龙(Teflon)等，等离子激励器 采用粘贴的方式做成；绝缘介质若采用聚四氟乙烯或环氧树脂等，等离子激励 器采用印刷电路板的方式做成。尺寸根据需要确定。如图3所示，在电极之间施加高频(kHz)高压(kV)的激励，电压的波 形可以采用正弦，矩形，三角形等多种波形。在埋置电极的上表面产生等离子， 等离子驱动周围流体运动。非定常激励时，对二维条状激励器，诱导流体向内 侧流动，在壁面法向处产生涡对；对三维环状激励器，诱导流体向中心流动， 在壁面法向产生涡环。该激励器可以代替机械式零质量射流激励器的作用。定 常激励时，产生垂直于壁面的法向射流。如果向外吹气，等离子体零质量射流 激励器成为一种吸气装置。权利要求1、一种介质阻挡放电等离子体零质量射流激励器，其特征在于所述的等离子体零质量射流激励器由一对相对放置的条形等离子激励器或者平行相对放置的多个条形等离子激励器构成的二维的等离子激励器栅组成，向内吹气。2、 根据权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体零质量射流激励器，其特征在于所述的等离子体零质量射流激励器由单个环状等离子激励器或者同心放置的多个环状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介质阻挡放电等离子体零质量射流激励器，其特征在于：所述的等离子体零质量射流激励器由一对相对放置的条形等离子激励器或者平行相对放置的多个条形等离子激励器构成的二维的等离子激励器栅组成，向内吹气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张攀峰，王晋军，刘爱兵，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11