CN111225486A - 一种网状结构介质阻挡放电等离子体激励器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种网状结构介质阻挡放电等离子体激励器；激励器电极采用极细金属丝编织成网状结构，金属丝网电极连接高压电源的高压端。金属丝网电极表面光滑无毛刺，电极放电区域范围大，且放电均匀不易击穿，可有效延长介质阻挡放电等离子体激励器的寿命。在金属型模上安装时，直接将金属薄膜电极连接高压电源的低压端。金属型模表面的极细金属丝对型模表面影响非常小，在高精度型模上安装激励器可有效地提升等离子体激励器流动控制效能，减少等离子体激励器对受控流动的干扰。高压电源的电压与频率可调。金属丝网电极与金属薄膜电极通过绝缘介电层隔开，金属丝网电极在安装固定时保持绷紧状态，固定方式简单、易于安装。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体流动控制技术领域，具体地说，涉及一种网状结构介质阻挡放电等离子体激励器。
背景技术
介质阻挡放电(DBD)可形成稳定的等离子体，并被广泛应用于等离子体流动控制中。介质阻挡放电等离子体激励器具有结构简单、安装便捷、能耗比高、响应速度快的特点，使得在流动控制领域越来越受到关注，其在边界层流动控制、翼型增升减阻、翼型分离流动诸多领域均取得了良好的效果。介质阻挡放电等离子体主要由裸露电极、埋藏电极和绝缘介电层构成，其中裸露电极暴露在空气中，埋藏电极包裹在绝缘介质中，裸露电极与埋藏电极被绝缘介电层隔开。对裸露电极施加高频高压电流，裸露电极周围空气被电离产生等离子体，形成壁面射流，从而对流动进行干扰以改善流场品质。
在高频高压电流的作用下，激励器暴露和隐藏电极间的空气弱电离形成等离子体，离子与中性气体分子碰撞向周围空气注入动量、热量，诱导中性气体流动。对流场施加可控的扰动，对改善飞行器气动性能具有重大意义。
发明专利CN101784155B以及专利CN203554775U，公开了介质阻挡放电等离子体激励器，其裸露电极均为矩形形状的金属薄膜，在实际应用中，采用将上下电极以及绝缘层贴在模型表面，会对各种模型如翼型、机翼表面形状有较大影响，甚至影响其气动性能。此外，在粘贴上下电极时，边缘不可避免的小毛刺会产生尖端放电，极易发生击穿现象导致等离子体DBD激励器损坏，无法正常工作。
在实际应用中，采用将暴露和隐藏电极以及绝缘层贴附在翼型表面，对各种翼型、机翼表面形状有较大影响，尤其影响其气动性能，同时由于放电激励区域仅限于隐藏金属薄膜电极上方及附近区域，起到流动控制作用的范围有限，因此迫切需要一种既能够实现大范围区域等离子体流动控制又不改变飞行器气动外形的新型等离子体激励器。现有的介质阻挡放电等离子体激励器采用金属薄膜，其使用寿命较短，边缘易发生尖端放电，在模型上安装会影响模型表面外形和气动性能，而且等离子激励区域范围小。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种网状结构介质阻挡放电等离子体激励器；该激励器电极采用极细金属丝编织成网状结构，金属丝表面光滑无毛刺，放电均匀，可有效地提升等离子体激励器流动控制效能，减少等离子体激励器对受控流动的干扰。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括金属丝网电极、绝缘介电层、金属薄膜电极和高压电源，其特征在于所述金属丝网电极采用细金属丝编织而成，金属丝网电极镶嵌在绝缘介电层上部，所述金属薄膜电极位于绝缘介电层下部，且与金属丝网电极安装部位相对，金属丝网电极与高压电源的高压端连接，金属薄膜电极与高压电源的低压端连接,高压电源的电压与频率可调节；
所述金属丝网电极的金属丝直径取值范围为0.02～0.5mm，金属丝网电极的金属丝为不锈钢、或钨、或钼、或镍络合金材质。
所述绝缘介电层采用聚酰亚胺薄膜、或环氧树脂、或陶瓷材料。
所述金属薄膜电极采用铜箔、或铝箔材料。
有益效果
本发明提出的一种网状结构介质阻挡放电等离子体激励器，采用表面光滑、无毛刺的极细金属丝编制成网作为电极，放电区域范围大，放电均匀不易击穿，可有效延长介质阻挡放电等离子体激励器的寿命。
本发明与传统等离子体激励器相比，传统的等离子体激励器激励诱导的流动方向相对于受控流动是有限的，其控制效能相对较低，而网状结构电极其几何形状、网格尺寸可灵活调整，其激励诱导的流动方向是多维的，进而增加边界层的掺混作用，提高控制效能。而且由于网状结构电极由导电性能优异的超细金属丝制成，可最大程度地从气动外形方面减少等离子体激励器对受控流动的干扰。
本发明采用极细金属丝作为电极，金属丝网电极连接高压电源的高压端，金属丝网电极表面光滑无毛刺，且放电均匀，可有效延长等离子体激励器寿命。在金属模型上安装时，直接将金属薄膜电极连接高压电源的低压端。模型表面的极细金属丝对模型表面影响非常小，在高精度模型上安装激励器可避免对外形产生的干扰不影响其气动性能。高压电源的电压与频率可调；金属丝网电极与金属薄膜电极通过绝缘介电层隔开，金属丝网电极在安装固定时保持绷紧状态，固定方式简单可靠、易于安装。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种网状结构介质阻挡放电等离子体激励器作进一步详细说明。
图1为本发明网状结构介质阻挡放电等离子体激励器示意图。
图2为本发明网状结构介质阻挡放电等离子体激励器工作原理图。
图中
1.金属丝网电极2.绝缘介电层3.金属薄膜电极4.高压电源
具体实施方式
本实施例是一种网状结构介质阻挡放电等离子体激励器。
参阅图1、图2，本实施例网状结构介质阻挡放电等离子体激励器，由金属丝网电极1、绝缘介电层2、金属薄膜电极3和高压电源4组成；其中，金属丝网电极1采用细金属丝编织而成，金属丝网电极1镶嵌在绝缘介电层2上部；金属薄膜电极3位于绝缘介电层下部，且与金属丝网电极1安装部位相对。金属丝网电极1与高压电源4的高压端连接，金属薄膜电极3与高压电源4的低压端连接,高压电源4的电压与频率可调节。
本实施例中，金属丝网电极1的金属丝直径取值范围为0.02～0.5mm。金属丝网电极1的材质为不锈钢、或钨、或钼、或镍络合金丝。绝缘介电层2采用聚酰亚胺薄膜、或环氧树脂、或陶瓷材料。金属薄膜电极3采用铜箔或铝箔薄膜材料。
实施例
本实施例是在平板上制作等离子体激励器，其中，金属丝网电极采用直径为0.08mm镍络合金丝；金属丝网电极1在安装时保持固定绷紧状态，金属丝网电极镶嵌在绝缘介电层上部表面；绝缘介电层2选用三层聚酰亚胺薄膜，其厚度为0.3mm；金属薄膜电极3采用导电性能良好的铜箔，厚度为0.06mm，宽度为4mm。将金属丝网电极1和金属薄膜电极3分别连接到高压电源4的高压端和高压电源4的低压端，高压电源4的电压与频率可调。金属丝网电极1表面光滑均匀，无凸起无毛刺，且放电均匀，不会产生尖端放电，可有效地延长等离子体激励器使用寿命。在整个平板表面除金属丝网电极1无其它附加结构，金属丝网的覆盖区域大，扩大了等离子体放电的范围，而且编制成网的金属丝直径非常小，对流场的干扰极小。而金属丝网电极1直径非常小，对流场的干扰极小。金属丝网电极1与金属薄膜电极3通过绝缘介电层2隔开，形状表面仅存在金属丝网电极1；由于金属丝网电极1直径非常细小，几乎对气动性能影响可忽略。金属丝网电极1在安装固定时保持绷紧状态，固定方式简单、易于安装。
Claims (3)
1.一种网状结构介质阻挡放电等离子体激励器，包括金属丝网电极、绝缘介电层、金属薄膜电极和高压电源，其特征在于:所述金属丝网电极采用细金属丝编织而成，金属丝网电极镶嵌在绝缘介电层上部，所述金属薄膜电极位于绝缘介电层下部，且与金属丝网电极安装部位相对，金属丝网电极与高压电源的高压端连接，金属薄膜电极与高压电源的低压端连接,高压电源的电压与频率可调节；
所述金属丝网电极的金属丝直径取值范围为0.02～0.5mm，金属丝网电极的金属丝为不锈钢、或钨、或钼、或镍络合金材质。
2.根据权利要求1所述的网状结构介质阻挡放电等离子体激励器，其特征在于:所述绝缘介电层采用聚酰亚胺薄膜、或环氧树脂、或陶瓷材料。
3.根据权利要求1所述的网状结构介质阻挡放电等离子体激励器，其特征在于:所述金属薄膜电极采用铜箔、或铝箔材料。
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