专利名称：介质阻挡放电等离子体涡流发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流动控制装置，属于流体控制技术领域，适用于航空、船舶交通、冶金及化工领域。
背景技术：
涡流发生器自1947年首次被提出以来，到目前已广泛应用于航空、流体机械、冶金化工、汽车船舶等领域。涡流发生器实际上是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在迎面气流中和常规机翼一样能产生翼尖润，由于其展弦比较小，翼尖涡的强度相对较强，这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给边界层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。目前，常用的涡流发生器分为被动型和主动型。被动型中应用最广泛的是固体式的涡流发生器，此类涡流发生器安装在特定位置针对特定情况下可以很好的延缓附面层的分离，起到增升减阻作用，但当不存在流动分离的情况下被动式涡流发生器会增加额外的形阻，也可能会照成其他物质附着，如灰尘堆积，更容易积冰，明显的降低了飞行器的固有性能。主动式润流发生器是通常指润流射管(vortex generator jet),在易产生流动分离区域前方一定距离处，安装特定管径、特定偏航角度(与主流方向间夹角)、特定俯仰角度、特定射流速度(与主流速度比值)的射管，根据运行情况，可以调节涡流射管射流速度，达到合理利用涡流发生器控制流动分离的目的。与固体涡流发生器相比涡流喷管具有实现主动流动控制的潜力。可以随着流动状态的变化适时地加以调整，是一种非常灵活的控制策略，通过调节阀门控制诱发涡的强度，在适当的流动条件下，当分离失速控制不需要实施时只要关闭喷射管就可以了。采用涡流喷管不会象固体涡流发生器那样产生阻力损失。但通常涡流射管需要提供气源，无疑增加了飞行器或者航空器的重量，减小了飞行器的有效载荷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在控制飞行器附面层流动的同时，不产生额外的阻力，不影响飞行器的性能，同时不需要额外的气源，不增加飞行器的重量的介质阻挡放电等离子体涡流发生器。本发明采用如下技术方案解决上述技术问题:本发明设计了一种介质阻挡放电等离子体涡流发生器，所述涡流发生器由一个绝缘隔热腔体4构成，所述绝缘隔热腔体4的底部正中位置具有一个圆形开口，顶部正中位置具有一个射流出口 1，所述绝缘隔热腔体4的顶部上表面铺设有两根条状覆盖电极2和两根条状裸露电极3，所述条状覆盖电极以射流出口 I为中心平行设置在射流出口的两侧，所述两根条状裸露电极3以射流出口 I为中心分别对称设置在射流出口 I的两侧，且该两根条状裸露电极3位于两根条状覆盖电极2的外侧；所述绝缘隔热腔体4的底部开口位置设置有圆盘状覆盖电极6，且所述圆盘状覆盖电极6与底部开口紧密卡合，所述绝缘隔热腔体4的底部上表面设置有圆环状裸露电极5，所述圆环状裸露电极5和圆盘状覆盖电极6圆心重合。本发明还设计了一种介质阻挡放电等离子体涡流发生器，所述涡流发生器由一个绝缘隔热腔体4构成，所述绝缘隔热腔体4的底部正中位置具有一个圆形开口，顶部正中位置具有一个射流出口 1，所述绝缘隔热腔体4的底部开口位置设置有圆盘状覆盖电极6，且所述圆盘状覆盖电极6与底部开口紧密卡合，所述绝缘隔热腔体4的底部上表面设置有第一圆环状裸露电极，所述第一圆环状裸露电极和圆盘状覆盖电极6圆心重合，所述绝缘隔热腔体的顶部上表面铺设有第二圆环状裸露电极，所述第二圆环状裸露电极的圆心与射流出口 I重合，所述第二圆环状裸露电极的内侧铺设有圆环状覆盖电极7，所述第二圆环状裸露电极和圆环状覆盖电极7圆心重合，且第二圆环状裸露电极的内径大于圆环状覆盖电极7的外径。本发明与现有技术相比具有如下优点:1.本发明采用立体的等离子体涡流发生器比二维的等离子体产生更高效率的射流，从而对流场的控制效果也更强；2.本发明能够在控制飞行器附面层的同时，不产生额外的阻力，也不影响飞行器的性能，而且也不需要额外的气源，不增加飞行器的重量；3.本发明采用等离子体涡流发生器，能够在合适的位置，合适的时间，实现对附面层的主动控制。
图1为本发明所设计的介质阻挡放电等离子体涡流发生器性能参数；图2a为H型顶面O型底面介质阻挡放电涡流发生器的顶部俯视图；图2b为H型顶面O型底面介质阻挡放电涡流发生器的侧视图；图2c为H型顶面O型底面介质阻挡放电涡流发生器的底部仰视图；图3a为O型顶面O型底面介质阻挡放电涡流发生器的顶部俯视图；图3b为O型顶面O型底面介质阻挡放电涡流发生器的侧视图；图3c为O型顶面O型底面介质阻挡放电涡流发生器的底部仰视图。1-射流出口，2-条状覆盖电极，3-条状裸露电极，4-绝缘隔热腔体，5-圆环状裸露电极，6-圆盘状覆盖电极，7-圆环状覆盖电极。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的详细说明:如图2所示，本发明采用如下技术方案解决上述技术问题:本发明设计了一种介质阻挡放电等离子体涡流发生器，所述涡流发生器由一个绝缘隔热腔体4构成，所述绝缘隔热腔体4的底部正中位置具有一个圆形开口，顶部正中位置具有一个射流出口 1，所述绝缘隔热腔体4的顶部上表面铺设有两根条状覆盖电极2和两根条状裸露电极3，所述条状覆盖电极以射流出口 I为中心平行设置在射流出口的两侧，所述两根条状裸露电极3以射流出口 I为中心分别对称设置在射流出口 I的两侧，且该两根条状裸露电极3位于两根条状覆盖电极2的外侧；所述绝缘隔热腔体4的底部开口位置设置有圆盘状覆盖电极6，且所述圆盘状覆盖电极6与底部开口紧密卡合，所述绝缘隔热腔体4的底部上表面设置有圆环状裸露电极5，所述圆环状裸露电极5和圆盘状覆盖电极6圆心重合。如图3所示，本发明还设计了一种介质阻挡放电等离子体涡流发生器，所述涡流发生器由一个绝缘隔热腔体4构成，所述绝缘隔热腔体4的底部正中位置具有一个圆形开口，顶部正中位置具有一个射流出口 1，所述绝缘隔热腔体4的底部开口位置设置有圆盘状覆盖电极6，且所述圆盘状覆盖电极6与底部开口紧密卡合，所述绝缘隔热腔体4的底部上表面设置有第一圆环状裸露电极5,所述第一圆环状裸露电极5和圆盘状覆盖电极6圆心重合，所述绝缘隔热腔体的顶部上表面铺设有第二圆环状裸露电极5，所述第二圆环状裸露电极5的圆心与射流出口 I重合，所述第二圆环状裸露电极5的内侧铺设有圆环状覆盖电极7，所述第二圆环状裸露电极5和圆环状覆盖电极7圆心重合，且第二圆环状裸露电极5的内径大于圆环状覆盖电极7的外径。本发明的工作原理为:绝缘隔热腔体4底部的电极产生向上的射流，射流经过绝缘隔热腔体4顶部的射流出口 I时，位于绝缘隔热腔体4顶部的电极二次加速。在具体的实施例中，在顶端圆环状裸露电极2和底端针尖状电极4之间施加高频直流、交流、脉冲等高压电，若激励电压是交流或者脉冲电压，则激励电压相位是
2π σ式中U为激励电压幅值，K是修正系数，P、ε为常数，L为腔体的高度。
脉冲放电的周期可以从皮秒(Pm)到毫秒(ms)，电压幅值大于2000伏；射流出口(I)与水平方向的角度α根据实际情况设定，一般在30° 90°之间；β角度也可根据需要可调，范围在0° 90°之间。
权利要求
1.一种介质阻挡放电等离子体涡流发生器，其特征在于，所述涡流发生器由一个绝缘隔热腔体(4)构成，所述绝缘隔热腔体(4)的底部正中位置具有一个圆形开口，顶部正中位置具有一个射流出口(1)，所述绝缘隔热腔体(4)的顶部上表面铺设有两根条状覆盖电极(2)和两根条状裸露电极(3)，所述条状覆盖电极以射流出口(I)为中心平行设置在射流出口的两侧，所述两根条状裸露电极(3)以射流出口( I)为中心分别对称设置在射流出口( I)的两侧，且该两根条状裸露电极(3)位于两根条状覆盖电极(2)的外侧；所述绝缘隔热腔体(4)的底部开口位置设置有圆盘状覆盖电极(6),且所述圆盘状覆盖电极(6)与底部开口紧密卡合，所述绝缘隔热腔体(4)的底部上表面设置有圆环状裸露电极(5)，所述圆环状裸露电极(5)和圆盘状覆盖电极(6)圆心重合。
2.一种介质阻挡放电等离子体涡流发生器，其特征在于，所述涡流发生器由一个绝缘隔热腔体(4)构成，所述绝缘隔热腔体(4)的底部正中位置具有一个圆形开口，顶部正中位置具有一个射流出口(1)，所述绝缘隔热腔体(4)的底部开口位置设置有圆盘状覆盖电极(6)，且所述圆盘状覆盖电极(6)与底部开口紧密卡合，所述绝缘隔热腔体(4)的底部上表面设置有第一圆环状裸露电极，所述第一圆环状裸露电极和圆盘状覆盖电极(6)圆心重合，所述绝缘隔热腔体的顶部上表面铺设有第二圆环状裸露电极，所述第二圆环状裸露电极的圆心与射流出口(I)重合，所述第二圆环状裸露电极的内侧铺设有圆环状覆盖电极(7)，所述第二圆环状裸露电极和圆环状覆盖电极(7)圆心重合，且第二圆环状裸露电极的内径大于圆环状覆盖电极(7)的外径。
全文摘要
本发明设计了一种介质阻挡放电等离子体涡流发生器，所述涡流发生器由一个绝缘隔热腔体4构成，并且在通过在绝缘隔热腔体4的顶部和底部铺设不同的电极从而构成激励器，绝缘隔热腔体4底部的电极产生向上的射流，射流经过绝缘隔热腔体4顶部的射流出口1时，位于绝缘隔热腔体4顶部的电极二次加速；本发明所设计的介质阻挡放电等离子体涡流发生器能够在控制飞行器附面层流动的同时，不产生额外的阻力，不影响飞行器的性能，同时不需要额外的气源，不增加飞行器的重量。
文档编号B64C23/06GK103089760SQ201310022429
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者史志伟, 杜海, 董昊, 倪芳原, 魏德宸, 耿玺, 程瑞斌 申请人:南京航空航天大学