[实用新型]一种利用压电振动薄膜和两电极等离子体组合式合成射流激励器

说明书

本实用新型公开了一种利用压电振动薄膜和两电极等离子体组合式合成射流激励器，包括激励器本体，压电振动薄膜（5），盖板（3），出口缝（4），点火正极（1），点火负极（2）和外接脉冲电源，所述激励器本体内部包括一腔体，工作时，连接在激励器腔体两侧的正负电极击穿空气放电，放电腔体内的气体被瞬间加热，激励器腔体内形成的高压等离子体在压电振动薄膜（5）的组合作用下通过出口缝（4）从盖板上的开口高速喷出，形成高速射流。解决了压电振动式激励器形成射流速度过低及高频等离子体合成射流激励器容易造成腔内能量积聚造成温度过高甚至超过材料的最大限度等问题，既可以提高合成射流速度又有效的降低了腔内温度，同时增加了气体的回填率，提高了能量的利用效率。

技术领域

本实用新型涉及快速响应流动控制领域，尤其涉及一种利用压电振动薄膜和两电极等离子体组合式合成射流激励器。

背景技术

早期的合成射流是利用合成射流激励器腔体内振动薄膜的振动（如压电，铁电，电磁及静电或活塞驱动），在激励器出口孔/缝处产生连续不断向扩展的一系列非定常涡环（或涡对），从而对主流方向产生可预期的影响。合成射流技术的特点是不需要引入额外的质量，而是利用流场内本身的流体合成的射流，被称为“零质量射流”。在气体掺混增强，流动控制，微泵，矢量控制等领域具有独特的优势，因此具有非常广阔的应用前景。

美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室于2003年提出一种等离子体合成射流激励器作为一种新型的流动控制技术。该激励器由内置印记与阳极的绝缘腔体以及腔体上表面的出流孔缝组成。该等离子体合成射流激励器的工作原理：阳极与阴极分别与高压脉冲电源的正负极相连。当电源运行时，腔体内的空气由于电极放电而被击穿形成高温高压的等离子体，高温高压气流经出流孔/缝形成高速射流。该技术无需额外的质量输入，具有响应快，工作频带宽，质量轻，结构简单等优点，成为目前主动流动控制领域人们争相研究的热点。

但目前存在的合成射流能量积聚过多会造成温度过高的问题以及无法提高能量利用效率和增加空气回填率的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对已知技术的不足，提出一种利用压电振动薄膜和两电极等离子体组合式合成射流激励器。该激励器可解决能量积聚过多而造成温度过高的问题，同时可以提高能量利用率和增加空气回填率。使用该装置时，可根据实际需要对工作频率，出口形状，腔体尺寸等参数进行调控，以满足使用需要。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种利用压电振动薄膜和两电极等离子体组合式合成射流激励器，包括激励器本体、压电振动薄膜、盖板、射流出口缝、点火正极、点火负极和外接脉冲电源，所述激励器本体内部包括一腔体，所述压电振动薄膜设置在所述腔体的底部，所述点火正极和点火负极分别从所述激励器本体的两侧嵌入腔体内，所述盖板设置在所述激励器本体的顶部，所述盖板包括一开口，所述射流出口缝设置在所述腔体和所述盖板之间，所述射流出口缝的出口与所述盖板的开口对接从而使得所述腔体与外界联通。

进一步地，所述射流出口缝呈直通圆管形或渐扩圆管形或拉法尔喷管形或长方体形。

进一步地，所述盖板和压电振动薄膜分别通过高温密封胶粘贴连接在激励器腔体底部和激励器本体顶部，所述激励器本体为长方体形

进一步地，所述合成射流的产生来自于压电振动薄膜的振动和两电极等离子体的组合激励。

进一步地，所述压电振动薄膜的振动激励频率为100Hz到1000Hz，两电极放电频率为1000Hz到10000Hz，脉冲电源电压峰值不小于20KV。

进一步地，所述点火正极、点火负极对称分布于激励器腔体两侧中间位置，两电极尖端保持合适的距离以达到火花放电的目的。

进一步地，所述射流出口缝的出口与所述盖板的开口形状相匹配。

进一步地，所述激励器腔体为长方体形，长度为20mm，宽度为5mm，高度为20mm。