项目名称: 临近空间纳秒脉冲SDBD等离子体流动控制机理研究

项目编号: No.11205244

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 物理学II

项目作者: 车学科

作者单位: 中国人民解放军装备学院

项目金额: 30万元

中文摘要: 临近空间飞行器对增升减阻技术有强烈需求。纳秒脉冲表面介质阻挡放电(SDBD)是等离子体流动控制技术的重要发展方向之一,多学科交叉、唯像学模拟的不足、实验手段有限导致相关机理研究严重滞后,尤其是20km以上临近空间高度的机理研究还是空白。本项目利用自主开发的等离子体流体模型与空气动力学模型松耦合计算程序,通过耦合求解等离子体流体模型和电场泊松方程对纳秒脉冲SDBD进行模拟,将得到的等离子体体积力、热功率耦合进Navier-Stokes方程进行计算以模拟等离子体对空气的控制作用,同时进行低气压放电与流动控制实验,以此分析临近空间纳秒脉冲SDBD等离子体的产生与发展机理,探索等离子体与中性流体的能量耦合机理,研究等离子体能量对中性流体的控制机理,最后根据研究结果建立热功率唯像学模型以使其在工程研究中发挥更大作用。研究成果对于纳秒脉冲SDBD激励器设计、纳秒脉冲电源研制具有指导作用。

中文关键词: 临近空间;纳秒脉冲等离子体;机理研究;模型;相似准则

英文摘要: The lift-enhancement-drag-reduction technology is strongly required by near space vehicles.Nanosecond-pulse Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD) is considered to be promising for flow control application. The study on the mechanisms of SDBD plasma is limited due to the characteristic of interdisciplinary, the disadvantages of phenomenological simulations and the disabilities of experiments. Especially for the near space condition above 20km, the mechanisms study has not be conducted. In this project, the plasma fluid model loosely-coupled with aerodynamics model simulation code is built independently and used. The nanosecond-pulse SDBD process will be simulated by solving coupled the plasma fluid models and Poisson's equation. Then the obtained body force and heat energy power caused by the discharge are coupled with Navier-Stokes equations to study the effect of plasma on neutral fluid. At the same time some low-pressure discharge and flow control experiments will be conducted. Using the above methods, the generation and development of plasma due to nanosecond-pulse SDBD will be analyzed; the energy-coupling mechanisms between plasma and neutral fluid will be investigated and the control mechanisms of plasma energy on neutral fluid will be researched in near space. At last, a heat power phenomenological

英文关键词: near space;nsnosecond pulse;mechanism study;model;similarity criterions

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