三路高能合成射流激励器同步放电研究

【作者】 邱锦涛； 韩磊； 邵涛； 章程；

【机构】 中国科学院电工研究所； 中国科学院大学；

【摘要】 等离子体合成射流作为等离子体流动控制的一种,因其具有零质量通量特性,射流速度快等优势有着较大的应用价值。多个等离子体合成射流激励器同步运行可以实现更大范围的控制效果。基于多路激励器并联放电和多个激励器串联放电分别设计了一台微秒脉冲电源和一台纳秒脉冲电源。其中,微秒源采用脉冲压缩原理,可同步输出三路脉冲高压,电压幅值0-10 k V可调,重复频率0-1000 Hz可调,上升沿为8μs。纳秒源采用开关切断原理,可输出20 k V,上升沿20 ns左右的纳秒电压波形,重复频率可达5 k Hz。分别利用研制的两台电源进行了微秒脉冲、纳秒脉冲激励下单个激励器放电实验研究和多个激励器串联、并联放电实验研究。实验结果表明,微秒脉冲激励下,放电电流最大可达320 A,放电持续时间最大为30μs,放电能量在150 m J以上;纳秒脉冲激励下,放电电流可达90 A,放电能量可达45 m J。高重频条件下放电稳定,放电通道明亮。同时分析多个激励器串联与并联放电时延表明,微秒源并联放电下延迟约为0.5μs,纳秒源串联放电下延迟约为20 ns,均在可接受范围之内,实现了同步放电。最后,利用纹影系统观测了单路和多路射流流场,速度计算表明微秒源激励下由于能量较高,在216 mm3腔体体积下,射流速度最高可达210 m/s;纳秒源激励相同腔体体积下,由于放电能量较低,射流速度最大为60 m/s,同时拍摄的多路流场发展过程具有较高的同步性。更多还原