三電極共面介質阻擋放電的放電特性及誘導氣流實驗研究

張 興, 黃國旺, 吳淑群, 歐陽帆, 張潮海

(南京航空航天大學自動化學院, 江蘇南京 210016)

引 言

大氣壓環境下, 介質阻擋放電(dielectric barrier discharge, DBD)可以防止弧光放電的形成, 并且產生大量均勻穩定的大氣壓等離子體, 被廣泛應用于材料表面處理[1]和生物醫學[2]. 按照電極結構分類, 介質阻擋放電可分為體積介質阻擋放電(volume dielectric barrier discharge, VDBD)、 沿面介質阻擋放電(surface dielectric barrier discharge, SDBD)及共面介質阻擋放電(coplanar dielectric barrier discharge, CDBD). 現有研究發現沿面介質阻擋放電產生的等離子體在電場的作用下能夠對流場產生有效的氣動激勵[3-4]. 等離子體氣動激勵是利用等離子體在電場力的作用下定向移動或氣體放電導致環境溫度、 壓強發生變化, 對流場產生寬頻帶、 高速率的氣動激勵[5]. 傳統的機械流動控制, 如機匣處理、 微噴氣等, 雖然對泄漏流動有著良好的控制作用,但都會存在噪聲、 震動以及易磨損、 易故障等問題. 等離子體氣動激勵器不需要機械運動部件, 具備體積小、 質量小、 響應速率快、 激勵頻帶寬和可靠性強的顯著優勢, 廣泛應用在抑制流動分離與飛行器減阻增升、 翼型邊界層流動控制、 控制圓柱繞流流動分離等方面[6-8].

在等離子體流動控制中, 為了增強對流場的控制效果, 須提高等離子體激勵器誘導氣流速度, 國內外學者對SDBD激勵器裝置的材料特性以及布局優化進行了探究. 郝澤宇等[3]研究了同種介質材料不同介質厚度以及不同介質材料、 電極種類、 外加電壓下等離子體激勵器的放電現象和氣流加速效果, 結果表明……