目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 等離子體流動(dòng)控制 1
1.1.1 等離子體激勵(lì)器類型 2
1.1.2 等離子體氣動(dòng)激勵(lì)機(jī)理 5
1.1.3 等離子體流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究技術(shù) 5
1.1.4 等離子體流動(dòng)控制數(shù)值仿真技術(shù) 7
1.1.5 應(yīng)用領(lǐng)域 9
1.2 等離子體點(diǎn)火與輔助燃燒 11
1.2.1 等離子體點(diǎn)火與輔助燃燒機(jī)理 12
1.2.2 等離子體輔助燃燒實(shí)驗(yàn)研究技術(shù) 12
1.2.3 等離子體輔助燃燒數(shù)值仿真技術(shù) 13
1.2.4 應(yīng)用領(lǐng)域 15
參考文獻(xiàn) 15
第2章 表面介質(zhì)阻擋放電 21
2.1 等離子體與空氣的能量耦合機(jī)理 21
2.1.1 熱量傳輸 21
2.1.2 動(dòng)量傳輸 21
2.1.3 動(dòng)量-熱量綜合傳輸 22
2.2 等離子體體積力產(chǎn)生機(jī)理 22
2.3 表面介質(zhì)阻擋放電仿真模型及計(jì)算方法 23
2.4 交流激勵(lì)表面介質(zhì)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(shù)密度變化 27
2.4.3 總電場強(qiáng)度變化 28
2.4.4 體積力耦合機(jī)制 31
2.4.5 單向體積力產(chǎn)生機(jī)制 32
2.4.6 離子動(dòng)量傳遞效率 34
2.5 二次電子發(fā)射的影響 37
2.5.1 降低放電穩(wěn)定性 38
2.5.2 造成單側(cè)放電 41
2.5.3 增強(qiáng)空間“推-拉”機(jī)制 41
2.6 小結(jié) 43
參考文獻(xiàn) 44
第3章 表面介質(zhì)阻擋放電激勵(lì)器參數(shù)研究 47
3.1 單個(gè)激勵(lì)器參數(shù)研究 47
3.1.1 電極結(jié)構(gòu)的影響 47
3.1.2 電源的影響 53
3.1.3 介質(zhì)阻擋層的影響 73
3.1.4 磁場的作用 79
3.2 激勵(lì)器陣列研究 87
3.2.1 植入電極構(gòu)型的影響 88
3.2.2 暴露電極電勢關(guān)系的影響 93
3.2.3 暴露電極間隙的影響 98
3.3 特殊激勵(lì)器研究 99
3.3.1 SDBD合成射流激勵(lì)器 99
3.3.2 滑移放電激勵(lì)器 106
3.4 小結(jié) 116
參考文獻(xiàn) 116
第4章 等離子體流動(dòng)控制松耦合模擬 119
4.1 等離子體流動(dòng)控制機(jī)理分析 119
4.1.1 低速流動(dòng) 119
4.1.2 高速流動(dòng) 120
4.2 仿真模型及驗(yàn)證 121
4.2.1 計(jì)算模型和方法 121
4.2.2 仿真驗(yàn)證 122
4.3 交流激勵(lì)平板邊界層流動(dòng)控制模擬 123
4.3.1 激勵(lì)電源的影響 123
4.3.2 介質(zhì)阻擋層厚度的影響 131
4.3.3 激勵(lì)器陣列流動(dòng)控制效果 132
4.3.4 合成射流 135
4.4 交流激勵(lì)翼型流動(dòng)控制模擬 137
4.4.1 計(jì)算網(wǎng)格和方法 137
4.4.2 計(jì)算方法驗(yàn)證 138
4.4.3 激勵(lì)器數(shù)量的影響 138
4.4.4 激勵(lì)器位置的影響 140
4.4.5 控制力類型的影響 142
4.5 小結(jié) 145
參考文獻(xiàn) 146
第5章 等離子體流動(dòng)控制唯象學(xué)模擬 149
5.1 交流激勵(lì)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(jì)算網(wǎng)格及邊界條件 149
5.1.3 模型驗(yàn)證 150
5.2 基于德拜長度的交流激勵(lì)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(jì)算網(wǎng)格及邊界條件 152
5.2.3 模型驗(yàn)證 153
5.3 電弧放電等離子體唯象學(xué)模型 153
5.3.1 放熱模型 153
5.3.2 模型驗(yàn)證 155
5.4 納秒脈沖SDBD唯象學(xué)模型 158
5.4.1 溫度和壓力均勻分布模型及驗(yàn)證 158
5.4.2 溫度高斯分布模型 161
5.5 集總參數(shù)模型 162
5.6 小結(jié) 163
參考文獻(xiàn) 163
第6章 臨近空間等離子體流動(dòng)控制研究 166
6.1 不同氣壓下交流激勵(lì)等離子體誘導(dǎo)流場 166
6.1.1 低氣壓密閉環(huán)境中等離子體誘導(dǎo)流場PIV實(shí)驗(yàn)技術(shù) 166
6.1.2 誘導(dǎo)流場結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 167
6.1.3 誘導(dǎo)流動(dòng)動(dòng)量特性 169
6.1.4 激勵(lì)頻率的影響 171
6.1.5 激勵(lì)電壓的影響 173
6.1.6 激勵(lì)器電極間隙影響 175
6.2 亞微秒激勵(lì)等離子體誘導(dǎo)流場 176
6.2.1 誘導(dǎo)渦發(fā)展過程 177
6.2.2 激勵(lì)頻率的影響 180
6.2.3 脈沖數(shù)量的影響 182
6.2.4 環(huán)境壓力的影響 183
6.2.5 粒子空白區(qū) 188
6.3 等離子體流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)相似準(zhǔn)則 191
6.3.1 等離子體體積力相似準(zhǔn)則 192
6.3.2 等離子體放熱相似準(zhǔn)則 194
6.4 地面模擬高空等離子體流動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)方法及應(yīng)用 195
6.4.1 實(shí)驗(yàn)方法 195
6.4.2 等離子體誘導(dǎo)流動(dòng)實(shí)驗(yàn) 196
6.4.3 翼型流動(dòng)控制實(shí)驗(yàn) 199
6.5 平流層螺旋槳等離子體流動(dòng)控制的地面實(shí)驗(yàn)方法及應(yīng)用 201
6.5.1 基于葉素理論的地面實(shí)驗(yàn)方法 201
6.5.2 基于縮比螺旋槳的地面實(shí)驗(yàn)方法 207
6.6 臨近空間等離子體流動(dòng)控制模擬 211
6.6.1 納秒脈沖放電流動(dòng)控制松耦合模擬 211
6.6.2 平流層螺旋槳等離子體流動(dòng)控制唯象學(xué)仿真 219
6.7 小結(jié) 229
參考文獻(xiàn) 230
第7章 超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等離子體輔助燃燒 233
7.1 計(jì)算區(qū)域及網(wǎng)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 噴流下游燃燒效率的變化 239
7.3 等離子體對凹腔流場的影響 240
7.3.1 激勵(lì)強(qiáng)度的影響 240
7.3.2 激勵(lì)器數(shù)目影響 245
7.3.3 脈沖激勵(lì)頻率影響 249
7.3.4 燃燒流場的影響 255
7.4 納秒脈沖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(shù) 260
7.4.2 凹腔流場特性變化比較 261
7.5 小結(jié) 264
參考文獻(xiàn) 264
第8章 爆震發(fā)動(dòng)機(jī)等離子體輔助燃燒 266
8.1 等離子體噴嘴概念設(shè)計(jì) 266
8.1.1 介質(zhì)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(yù)混氣中等離子體放電仿真研究 267
8.2.1 計(jì)算模型 268
8.2.2 高壓交流激勵(lì)放電 271
8.2.3 納秒脈沖激勵(lì)放電 274
8.3 等離子體點(diǎn)火起爆仿真研究 279
8.3.1 物理模型與計(jì)算方法 279
8.3.2 仿真結(jié)果與分析 282
8.4 等離子體助燃作用下的點(diǎn)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(shí)起爆過程分析 287
8.4.3 施加等離子體助燃時(shí)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(jié) 294
參考文獻(xiàn) 294