[发明专利]一种环形等离子体激励器及其气动激励产生方法

说明书

本发明公开了一种环形等离子体激励器，包括绝缘基板，其上套设有多个环形电极，相邻两环形电极之间具有环形的等离子体通道；磁场发生器，其产生垂直于绝缘基板并覆盖等离子体通道的磁场；电源，其分别连通相邻两环形电极。本发明还公开了一种环形等离子体气动激励产生方法。采用本发明的一种环形等离子体激励器及其气动激励产生方法，具有独特的旋转气动扰动特性，激励强度更大，激励强度更加稳定可控。

技术领域

本发明涉及一种环形等离子体激励器及其气动激励产生方法，属于等离子体激励器技术领域。

背景技术

等离子体主动流动控制技术以其响应时间短、激励频带宽等技术优点，在改善飞行器空气动力性能方面具有潜在应用前景。实现该技术的关键器件是等离子体激励器，它直接决定了等离子体流动控制的性能。

目前，研究较为广泛的等离子体激励器类型有介质阻挡放电等离子体激励器、电晕放电等离子体激励器等。它们的气动激励特性主要包括了冲击、加热和定向加速。从公开文献表明，在低速分离流的控制中这些激励器具有良好的激励效果，但是在高速气流中，由于激励强度普遍比较小，激励效果通常较差。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种环形等离子体激励器及其气动激励产生方法，本发明具有独特的旋转气动扰动特性，激励强度更大，激励强度更加稳定可控。

本发明采用的技术方案如下：

一种环形等离子体激励器，包括绝缘基板，其上套设有多个环形电极，相邻两环形电极之间具有环形的等离子体通道；

磁场发生器，其产生垂直于绝缘基板并覆盖等离子体通道的磁场；

电源，其分别连通相邻两环形电极。

需要说明的是，套设是指：一个环形电极的圈内设有一个与其不接触的另一个环形电极，从而形成一环套一环多个不接触的环形电极，相邻两个环形电极的环形间距即环形的等离子体通道，最内圈的环形电极可以是实心的形状，只要其能够与相邻的环形电极形成环形的等离子体通道即可。

需要指出的是，本发明中采用直流电源，直流电源能够稳定的产生沿一个方向旋转的环形旋流等离子体；采用交流电源由于正负极的变化，等离子体的旋转方向会随着交流电源正负极的变化而换向。

在本发明中，电源对相邻两个环形电极施加电压，环形的等离子体通道即为放电区域；而磁场与电场构成正交电磁场。本发明的基本原理是：电源对相邻两个环形电极施加电压，两环形电极之间放电，等离子体通道的空气被电离产生带电粒子，而带电粒子在电磁场中受到洛伦兹力作用会沿放电电极做定向迁移运动；运动过程中，带电粒子与中性粒子碰撞，并将动量传递给中性粒子，从而在宏观上产生气动扰动，由于电极为环形结构，从而形成具有独特的旋流特性的扰动形式，产生环形旋转的等离子体激励效果。

与介质阻挡放电等离子体激励器、合成射流等离子体激励器、电晕放电等离子体激励器相比，本发明在气动激励特性上除了具有冲击特性，加热特性，还具有独特的旋转气动扰动特性，使得本发明的激励强度更大；且本发明的放电区域为闭合环形结构，工作时放电具有连续性，使得其激励强度更加稳定可控。

在本发明中，通过控制电源施加的电场强度控制放电强度，电源的电压越大放电强度越大，电源的电压越小放电强度越小；通过控制磁场强度控制等离子体的转动速度，磁场强度越大等离子体的转动速度越快，磁场强度越小等离子体的转动速度越快慢；从而通过控制电源和磁场能够实现激励强度的可控调节。

作为优选，所述绝缘基板上套设有两个环形电极。

在上述方案中，由外到内设置第一环形电极和第二环形电极，两环形电极形成第一等离子体通道，通电后形成一圈环形旋流的等离子体。

作为优选，所述绝缘基板上套设两个以上的环形电极。