补气式等离子体射流发生器实验研究

doi:10.7527/S1000-6893.2016.0033

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补气式等离子体射流发生器实验研究

刘汝兵^1,2,3,4, 王萌萌^1,2, 郝明^1,2, 林麒^1,2, 王晓光^1,2,3,4

1. 厦门大学航空航天学院, 厦门 361005;
2. 福建省等离子体与磁共振重点实验室, 厦门 361005;
3. 中国飞行试验研究院, 西安 710089;
4. 飞行仿真航空科技重点实验室, 西安 710089

收稿日期:2015-10-20 修回日期:2016-01-27 出版日期:2016-06-15 发布日期:2016-02-22
通讯作者: 林麒女,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:航空工程。Tel.:0592-2183216 E-mail:qilin@xmu.edu.cn E-mail:qilin@xmu.edu.cn
作者简介:刘汝兵男,博士,助理教授。主要研究方向:等离子体主动流动控制技术及其应用。E-mail:lrb@xmu.edu.cn;王萌萌女,硕士研究生。主要研究方向:等离子体主动流动控制技术及其应用。E-mail:mengmeng2011xmu@gmail.com;郝明男,硕士研究生。主要研究方向:等离子体主动流动控制技术及其应用。E-mail:hmok000@163.com;王晓光男,博士,助理教授。主要研究方向:风洞试验技术。E-mail:xgwang@xmu.edu.cn
基金资助:
航空科学基金(20141368007)

Experimental research on air supplementing type plasma synthetic jet generator

LIU Rubing^1,2,3,4, WANG Mengmeng^1,2, HAO Ming^1,2, LIN Qi^1,2, WANG Xiaoguang^1,2,3,4

1. School of Aerospace Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China;
2. Fujian Key Laboratory of Plasma and Magnetic Resonance, Xiamen 361005, China;
3. Chinese Flight Test Establishment, Xi'an 710089, China;
4. Aeronautical Science and Technology Key Laboratory for Flight Simulation, Xi'an 710089, China

Received:2015-10-20 Revised:2016-01-27 Online:2016-06-15 Published:2016-02-22
Supported by:
Aeronautical Science Foundation of China (20141368007)

摘要/Abstract

摘要：

提出一种补气式等离子体射流(ASPSJ)发生器,在常规火花放电式等离子体射流(PSJ)发生器腔体上连接单向阀,改善发生器吸气复原阶段的补气量和射流的连续性,以获得能量更高的合成射流。研究了在不同加载电参数下,不同类型单向阀对发生器最大射流速度的优化作用;通过正交实验法确定了补气式等离子体射流发生器的最佳工作电参数,以获得最高的合成射流速度。文中的等离子体射流发生器配以所选择的补气单向阀,最优加载电压频率为150 Hz,幅值为50 kV,占空比为15%。实验结果表明,补气式等离子体射流发生器将最大射流速度提升20%以上,高射流速度的工作频带由单点扩展到100 Hz,以期在应用于流动控制时获得更好的效果。研究成果为后续的主动流动控制的应用研究提供了指导。

关键词: 等离子体射流, 单向阀, 补气式发生器, 射流特性, 合成射流

Abstract:

An air supplementing type plasma synthetic jet (ASPSJ) generator has been developed in this paper. A one-way check valve, increasing the air refill supply at the recover stage, is connected to a typical spark discharge plasma synthetic jet (PSJ) generator. The ASPSJ improves jet flow continuity of typical PSJ and can get higher energy synthetic jet. The effect of different valves on the maximum average jet flow speed is researched with different electric parameters. The best electric parameters for the highest synthetic jet flow speed are obtained by orthogonal test. For the test ASPSJ generators, the best loading voltage frequency, amplitude, and duty cycle are 150 Hz, 50 kV and 15%. The results show that ASPSJ strengthens the maximum average jet flow speed by above 20%. The best actuation frequency is increased, and the actuation frequency bandwidth for maximum jet flow speed enlarges from one point to 100 Hz. Better airflow control effect can be expected by ASPSJ in wind tunnel tests. The research results provide guidance for further active flow control application.

Key words: plasma jet, check valve, air supplementing type generator, jet flow characteristic, synthetic jet

中图分类号:

V211.7

刘汝兵, 王萌萌, 郝明, 林麒, 王晓光. 补气式等离子体射流发生器实验研究[J]. 航空学报, 2016, 37(6): 1713-1721.

LIU Rubing, WANG Mengmeng, HAO Ming, LIN Qi, WANG Xiaoguang. Experimental research on air supplementing type plasma synthetic jet generator[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2016, 37(6): 1713-1721.

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