●前言
第1章 緒論 1
1.1 等離子體流動控制 1
1.1.1 等離子體激勵器類型 2
1.1.2 等離子體氣動激勵機理 5
1.1.3 等離子體流動控制實驗研究技術 5
1.1.4 等離子體流動控制數值仿真技術 7
1.1.5 應用領域 9
1.2 等離子體點火與輔助燃燒 11
1.2.1 等離子體點火與輔助燃燒機理 12
1.2.2 等離子體輔助燃燒實驗研究技術 12
1.2.3 等離子體輔助燃燒數值仿真技術 13
1.2.4 應用領域 15
參考文獻 15
第2章 表面介質阻擋放電 21
2.1 等離子體與空氣的能量耦合機理 21
2.1.1 熱量傳輸 21
2.1.2 動量傳輸 21
2.1.3 動量-熱量綜合傳輸 22
2.2 等離子體體積力產生機理 22
2.3 表面介質阻擋放電仿真模型及計算方法 23
2.4 交流激勵表面介質阻擋放電過程 26
2.4.1 電勢-電流密度變化 27
2.4.2 電子數密度變化 27
2.4.3 總電場強度變化 28
2.4.4 體積力耦合機制 31
2.4.5 單向體積力產生機制 32
2.4.6 離子動量傳遞效率 34
2.5 二次電子發射的影響 37
2.5.1 降低放電穩定性 38
2.5.2 造成單側放電 41
2.5.3 增強空間“推-拉”機制 41
2.6 小結 43
參考文獻 44
第3章 表面介質阻擋放電激勵器參數研究 47
3.1 單個激勵器參數研究 47
3.1.1 電極結構的影響 47
3.1.2 電源的影響 53
3.1.3 介質阻擋層的影響 73
3.1.4 磁場的作用 79
3.2 激勵器陣列研究 87
3.2.1 植入電極構型的影響 88
3.2.2 暴露電極電勢關繫的影響 93
3.2.3 暴露電極間隙的影響 98
3.3 特殊激勵器研究 99
3.3.1 SDBD合成射流激勵器 99
3.3.2 滑移放電激勵器 106
3.4 小結 116
參考文獻 116
第4章 等離子體流動控制松耦合模擬 119
4.1 等離子體流動控制機理分析 119
4.1.1 低速流動 119
4.1.2 高速流動 120
4.2 仿真模型及驗證 121
4.2.1 計算模型和方法 121
4.2.2 仿真驗證 122
4.3 交流激勵平板邊界層流動控制模擬 123
4.3.1 激勵電源的影響 123
4.3.2 介質阻擋層厚度的影響 131
4.3.3 激勵器陣列流動控制效果 132
4.3.4 合成射流 135
4.4 交流激勵翼型流動控制模擬 137
4.4.1 計算網格和方法 137
4.4.2 計算方法驗證 138
4.4.3 激勵器數量的影響 138
4.4.4 激勵器位置的影響 140
4.4.5 控制力類型的影響 142
4.5 小結 145
參考文獻 146
第5章 等離子體流動控制唯像學模擬 149
5.1 交流激勵SDBD等離子體電荷密度均勻分布模型 149
5.1.1 體積力模型 149
5.1.2 計算網格及邊界條件 149
5.1.3 模型驗證 150
5.2 基於德拜長度的交流激勵SDBD等離子體電荷密度模型 152
5.2.1 體積力模型 152
5.2.2 計算網格及邊界條件 152
5.2.3 模型驗證 153
5.3 電弧放電等離子體唯像學模型 153
5.3.1 放熱模型 153
5.3.2 模型驗證 155
5.4 納秒脈衝SDBD唯像學模型 158
5.4.1 溫度和壓力均勻分布模型及驗證 158
5.4.2 溫度高斯分布模型 161
5.5 集總參數模型 162
5.6 小結 163
參考文獻 163
第6章 臨近空間等離子體流動控制研究 166
6.1 不同氣壓下交流激勵等離子體誘導流場 166
6.1.1 低氣壓密閉環境中等離子體誘導流場PIV實驗技術 166
6.1.2 誘導流場結構特點 167
6.1.3 誘導流動動量特性 169
6.1.4 激勵頻率的影響 171
6.1.5 激勵電壓的影響 173
6.1.6 激勵器電極間隙影響 175
6.2 亞微秒激勵等離子體誘導流場 176
6.2.1 誘導渦發展過程 177
6.2.2 激勵頻率的影響 180
6.2.3 脈衝數量的影響 182
6.2.4 環境壓力的影響 183
6.2.5 粒子空白區 188
6.3 等離子體流動控制實驗相似準則 191
6.3.1 等離子體體積力相似準則 192
6.3.2 等離子體放熱相似準則 194
6.4 地面模擬高空等離子體流動控制的實驗方法及應用 195
6.4.1 實驗方法 195
6.4.2 等離子體誘導流動實驗 196
6.4.3 翼型流動控制實驗 199
6.5 平流層螺旋槳等離子體流動控制的地面實驗方法及應用 201
6.5.1 基於葉素理論的地面實驗方法 201
6.5.2 基於縮比螺旋槳的地面實驗方法 207
6.6 臨近空間等離子體流動控制模擬 211
6.6.1 納秒脈衝放電流動控制松耦合模擬 211
6.6.2 平流層螺旋槳等離子體流動控制唯像學仿真 219
6.7 小結 229
參考文獻 230
第7章 超燃衝壓發動機等離子體輔助燃燒 233
7.1 計算區域及網格劃分 233
7.2 等離子體對燃料噴流的影響 234
7.2.1 噴流流場溫度與壁面壓力分析 235
7.2.2 燃料混合、燃燒特征分析 237
7.2.3 燃燒室總壓損失變化 238
7.2.4 噴流下遊燃燒效率的變化 239
7.3 等離子體對凹腔流場的影響 240
7.3.1 激勵強度的影響 240
7.3.2 激勵器數目影響 245
7.3.3 脈衝激勵頻率影響 249
7.3.4 燃燒流場的影響 255
7.4 納秒脈衝SDBD等離子體對凹腔流場的影響 260
7.4.1 等離子體模型及仿真參數 260
7.4.2 凹腔流場特性變化比較 261
7.5 小結 264
參考文獻 264
第8章 爆震發動機等離子體輔助燃燒 266
8.1 等離子體噴嘴概念設計 266
8.1.1 介質阻擋放電助燃噴嘴 266
8.1.2 電弧放電助燃噴嘴 267
8.2 氫-氧預混氣中等離子體放電仿真研究 267
8.2.1 計算模型 268
8.2.2 高壓交流激勵放電 271
8.2.3 納秒脈衝激勵放電 274
8.3 等離子體點火起爆仿真研究 279
8.3.1 物理模型與計算方法 279
8.3.2 仿真結果與分析 282
8.4 等離子體助燃作用下的點火起爆仿真研究 285
8.4.1 流場物理模型與求解方法 286
8.4.2 無等離子體助燃時起爆過程分析 287
8.4.3 施加等離子體助燃時起爆過程分析 288
8.4.4 兩種方式起爆效果對比 290
8.5 小結 294
參考文獻 294
