利用纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体调控内部流动分离和泄露

调控压气机内部流动分离和泄露是叶轮机械气动热力学的持续主题，已经能在多个学科交叉点上看到新技术和新概念注入后提高效率和拓宽稳定性的前景，本申请将围绕介质阻挡放电等离子体与几类典型的流动分离和泄露的调控途径的实现开展研究工作，在对纳秒脉冲介质阻挡等离子体气动激励作用下平板附面层的详细测量和分析总结的基础上，深入理解在不同电源激励参数和激励器布局条件下，等离子体是如何对流场进行调控，探索增强等离子体流动控制效果的方法，发掘等离子体流动控制潜力，并将之应用于对压气机叶栅吸力面流动分离、角区流动分离以及端区泄露流动的调控上，发现等离子体电源参数和激励器布局与流动控制效果之间的关系，揭示等离子体气动激励抑制内部流动分离和泄露的机制，并建立合适的数值模型，比较准确的模拟等离子体气动激励作用下的压气机叶栅内部流动，为等离子体流动控制技术应用于下一代高推重比发动机设计提供基础性支撑。

交错电极介质阻挡放电等离子体流动控制是通过等离子体对其周围气流施加扰动来改善气动部件动力特性的一种技术手段，在飞行器减阻增升、发动机扩稳增效等方面具有潜在的广阔应用前景，对于提升飞行器的气动性能具有重要意义，目前已成为国际上空气动力学领域新兴的研究热点。本项目在叶栅和压气机实验台上开展的实验，研究了等离子体激励对抑制内部流动分离、减小流动损失和拓宽稳定运行区域的作用效果。.在青年基金的支持下，本项目开展的研究和取得的成果如下：.利用激光多普勒测速仪开展的流场测量表明等离子体激励可以明显改变电极附近的流场，有增速消涡的作用，从而增强边界层抵抗逆压梯度的能力；通过对实验数据的分析，总结了等离子体附近速度与湍流度的分布规律。.通过在压气机叶栅吸力面和端壁不同位置施加等离子体激励的实验，分别利用热线风速仪、三孔探针和微型五孔探针测试等离子体激励抑制吸力面流动分离、减小叶栅流动损失以及对二次流的作用效果。实验结果表明等离子体激励有助于减小叶栅流动损失，来流速度很低时能够抑制叶栅吸力面流动分离。.通过等离子体激励扩大低速单转子压气机的稳定工作范围的实验，研究在机匣的不同位置施加等离子体激励，对压气机近失速流量系数和压升系数的影响，并探讨其作用机理。实验结果表明压气机转速为1500rpm时，等离子体激励使压气机近失速压升系数增大2.4%、流量系数减小了1.74%。