磁加速等離子體激勵器激勵特性

陽鵬宇, 唐 坤, 張 鑫, 賴慶仁

(1. 中國空氣動力研究與發(fā)展中心空氣動力學國家重點實驗室, 四川綿陽 621000; 2. 中國空氣動力研究與發(fā)展中心低速空氣動力研究所, 四川綿陽 621000)

引 言

等離子體主動流動控制技術以其響應時間短、 激勵頻帶寬等技術優(yōu)點, 在改善飛行器空氣動力性能方面具有潛在應用前景[1-5]. 分離流等離子體氣動激勵控制研究是等離子體流動控制研究領域中的重要分支. 大量研究表明等離子體在低風速下可有效抑制翼型/機翼的前緣失速分離、 推遲失速迎角、 提高升阻比[6-11]. 但是在較高風速下,等離子體的控制效果嚴重下降. 一個重要原因是高風速下, 等離子體激勵器產(chǎn)生的擾動強度降低. 如何增強激勵器的擾動強度, 是等離子體激勵器在高風速下實現(xiàn)分離流控制的關鍵.

已有研究從等離子體激勵器的材料、 結構、 布局和放電波形等方面進行優(yōu)化, 以期望提高氣動擾動強度[12-18]. 另一種思路是引入磁場, 改變等離子體激勵器工作時的能量分配比例. 具體講, 等離子體激勵器在工作時, 放電電源輸出的電能主要轉換為氣體電離能, 氣體Joule熱和氣體動能. 而通過磁場對等離子體施加Lorentz力, 可定向加速等離子體. 加速后的等離子體與中性粒子碰撞, 將更多動能傳遞給氣體, 從而提高放電電能轉換為氣體動能的比例, 實現(xiàn)等離子體氣動激勵強度的提升.

采用以上思路設計的激勵器結構一般如圖1所示, 在壁面布置一對平行的正……