[发明专利]单电源驱动阵列式等离子体合成射流流动控制装置及流动控制方法

说明书

提供一种等离子体合成射流激励器，由一端封闭的中空壳体(100)、腔体(101)、喷口(102)和电极(103)组成。还提供一种阵列式等离子体合成射流激励器的驱动电路，包含驱动电源(201)、限流电阻(202)、储能电容(203)、多个等离子体合成射流激励器(204‑X)、高压电子开关(206)、电子开关(205‑X)、高压电容(207‑Y)和高压电阻(208‑Y)，及相应的阵列式等离子体合成射流激励器的驱动方法。最后提供一种一种单电源驱动阵列式等离子体合成射流流动控制方法。本发明的装置和方法以减弱激波边界层相互干扰为目标，以阵列式等离子体合成射流激励为手段，具有装置简洁，对原始流场的扰动较小，按需控制，多点激励的优点。

技术领域

本发明涉及航空航天领域中的流动控制领域，具体涉及一种控制激波边界层干扰的方法及相应的阵列式等离子体合成射流激励器。

背景技术

激波边界层干扰(SWBLI)是超声速流动中的普遍现象。SWBLI易导致摩擦阻力增加，热负荷加剧，干扰严重时，易引起壁面流动分离，引发飞行器失速；使得进气道偏离设计工况运行效率降低，严重时甚至出现不启动。此外，SWBLI常常引发激波低频振荡(几千Hz甚至更低)，易引起机械振荡、热应力分布不均，加速材料的结构失效。这些危害加速了流动控制的需求。传统的壁面涡流发生器在施加有效激励的同时，不可避免造成总压损失；主动控制的抽吸激励方式虽然可以按需使用，但需要复杂的管道系统，结构复杂。而等离子体流动控制是基于“等离子体气动激励”的新概2念主动流动控制技术，具有激励强度大、频带宽、响应快、结构简单等优势，对于控制SWBLI、提升高速飞行器气动性能具有重要作用。等离子体流动控制的效能与特定的等离子体气动激励方式息息相关。对于高速飞行器流动控制，要求等离子体气动激励同时具有高强度和宽频带。介质阻挡放电等离子体气动激励强度较弱，主要用于低速流动控制；表面电弧放电等离子体气动激励由于电弧放电不断地被高速气流吹向下游直至熄灭，控制效果不稳定；等离子体合成射流激励是将电弧放电等离子体与合成射流激励方式相结合的一种新型激励方式，利用电弧放电等离子体产生瞬间对腔体内气体快速加热，腔体内压力急剧升高驱使腔内的气体高速喷出，产生高强度的单点激励，放电稳定不易受来流的影响。

受放电形式的影响，目前等离子体合成射流激励器只能产生单点激励，控制面积小，单次脉冲的持续时间短。因此虽然国内外开展了大量的基于等离子体合成射流激励器的激波边界层干扰控制研究，但受限于激励点的数量，取得的控制效果有限。

综上，目前基于等离子体合成射流激励器的激波边界层干扰控制存在着激励点少，单次脉冲持续时间短，控制效果不佳的突出问题。

发明内容

有鉴于此，针对目前基于等离子体合成射流激励器的激波边界层干扰控制存在的缺陷，本发明提出一种等离子体合成射流激励器，其特征在于，由一端封闭的中空壳体100、腔体101、喷口102和电极103组成；其中

壳体100内的空腔形成腔体101，壳体100的外形与腔体101形状不相关，腔体101的形状不能决定壳体100的形状；

壳体100的下端封堵，在下端面上开有两个通孔，分别用于电极103的正、负两根电极由外部伸入腔体101内；

壳体100上端封堵，在上端中心开有通孔，形成喷口102；

腔体101的构型关于壳体100的竖直轴线平面对称。

在本发明的一个实施例中，壳体100为圆柱状，壳体下端封堵部厚度能够不同于壳体上端封堵部厚度，由此，通过对两个封堵部厚度进行调节，进而控制腔体101的容积。