等离子体合成射流并联放电及脉冲功率源研制

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等离子体气动激励在流动控制中有广泛的应用,而等离子体合成射流在高速流场控制中有明显优势。多个等离子合成射流激励器并联运行有着合成射流同步性好、范围广、运行效率高、流动控制精准等优点,在流动控制中具有较大的实用价值。因此,本文为实现等离子体合成射流激励器并联放电,研制了两台脉冲电源并用其进行了等离子体合成射流并联放电研究。  基于等离子体合成射流并联放电方法,设计了两台脉冲电源并对电源进行了测试。首先,对等离子体合成射流激励器同步放电的方法进行设计,比较不同方法的优缺点,确定了采用的并联放电方法;其次,为给第一台电源提供主开关,基于晶闸管传统均压技术,设计了一组10kV晶闸管串联开关及同步触发系统并对开关电路、触发电路进行了测试;最后,设计了两台面向等离子体合成射流并联放电的脉冲电源并进行了样机制作,主要包括整体设计、主电路设计、元器件选择、Pspice电路仿真、平台设计及机箱设计。电源测试结果表明,第一台电源,输出电压0~10 kV,重复频率1 Hz,上升沿1μs,三路输出电压具有较高的同步性;第二台电源,输出电压0~10 kV,重复频率100 Hz,上升沿2μs,三路输出电压的上升沿较为一致。  利用研制的电源进行了等离子体合成射流单路放电实验和三个激励器并联放电实验。第一台电源单路放电实验得到了不同电极间距下激励器的放电特性,根据放电特性,分析了整个电路的工作过程;三路并联放电实验得到了三路放电的电压、电流波形,实验结果表明,三个激励器放电有约160μs的延迟,利用放电时电容电位的变化对放电延迟进行了深入分析,找到了放电延迟的具体原因。第二台电源单路放电实验得到了不同电极间距下激励器的放电特性,对等效阻抗及放电能量效率进行了研究,利用阴影系统拍摄了射流流场发展过程,计算了不同条件下前驱激波速度及射流速度,对射流流场的影响因素进行了分析;三路并联放电实验得到了三路放电的电压波形,实验结果表明,放电时延在1μs内,拍摄的三个激励器射流流场发展过程具有较高的一致性。
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