电弧等离子体产生次声波的研究

基本信息
批准号:51877118
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:罗海云
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:朱鑫磊,陈喆,黎晗东
关键词:
电弧等离子体次声波大气压等离子体等离子体扬声器电声效应
结项摘要

Using pulse arc plasma to gain high SPL (sound pressure level) infrasonic waves is a novel technology, which has important applications prospect in mouse killing in grasslands and other military and civilian applications. In this proposal, realization of the infrasonic waves using arc plasma, the parameter diagnosis and plasma-acoustic mechanism are to be studied. Firstly, investigate the strategy how to modulate the pulsed discharges, so as the arc plasma could sinusoidally expand & contract, to generate an infrasonic wave whose frequency and SPL are tunable; Secondly, by means of the Mach-Zehnder interferometer and high-speed camera, the parameters of the pulsatile arc plasma are to be diagnosed, including the velocity of plasma-air interface, temperature distribution in the plasma, and harmonic components of the infrasonic wave, etc.; Last, the mechanism of plasma-acoustic is to be studied revealing the dependence of the infrasonic SPL on the injecting power, the gap distance, etc.. The research above would deepen our understanding of the acoustic effects of arc plasma at low frequency, and significantly promote the applications of the infrasonic wave to the military civilian applications.

脉动涨缩的电弧等离子体有望产生高声压级的次声波,这在草原灭鼠等军民应用领域有着重要的应用前景,本课题拟针对电弧等离子体产生次声波的实现方法、等离子体参数诊断和发声机理进行系统研究:1) 探索使用电弧等离子体产生次声波的方法和原理,研究高频可控的脉冲大电流按照什么样的调制方式注入放电间隙可获得准正弦规律脉动涨缩的电弧等离子体,得到频率与声压级分别可控的次声波;2)对脉动的电弧等离子体进行参数诊断,主要通过马赫-贞德干涉与高速摄像等手段,对等离子体界面的运动速度、电弧温度的空间分布、次声波的谐波分量等参数进行诊断;3)在此基础上进行电弧等离子体产生次声波的机理研究,揭示次声波的声压级与注入电功率的大小、注入形式、间隙距离等参数之间的关系。相关研究将加深对电弧等离子体声学效应的研究,并极大的推动高声压级次声波技术的重要应用。

项目摘要

电弧等离子体作为产生次声波的一种新手段,有望产生高声强的次声波在草原灭鼠等军民应用领域具有重要的研究价值。针对电弧等离子体产生次声波的产生方法、发声特性和机理,本项目通过实验研究和仿真分析,取得了系列成果。研制了脉动电弧次声波原理样机一台,可产生频率和强度可调的次声波;搭建了纳秒脉冲放电声学试验系统,可实现脉冲放电研究,放电通道涨缩研究以及相应的发声特性研究;建立了重复频率纳秒脉冲放电合成次声波的两种控制策略实现7Hz~20Hz次声波的合成,且次声频率和声压级可调,为将来特定场景参数次声波的产生与调控提供理论指导和重要依据。本项目发表论文5篇,其中SCI 4篇,EI 1篇,申报获批了实用新型专利2项。相关研究成果得到慧眼行动(2022)支持。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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