描述
开 本: 16开包 装: 平装胶订国际标准书号ISBN: 9787030584113丛书名: 气体放电与等离子体及其应用著作丛书
内容简介
本书介绍等离子体流动控制与点火助燃的数值计算方法、实验技术以及相关应用研究成果，包括等离子体放电过程模拟、等离子体流动控制机理、等离子体唯象学仿真模型、临近空间等离子体流动控制特点与应用、等离子体在超燃冲压发动机与爆震发动机中的应用等内容。
目 录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 等离子体流动控制 1
1.1.1 等离子体激励器类型 2
1.1.2 等离子体气动激励机理 5
1.1.3 等离子体流动控制实验研究技术 5
1.1.4 等离子体流动控制数值仿真技术 7
1.1.5 应用领域 9
1.2 等离子体点火与辅助燃烧 11
1.2.1 等离子体点火与辅助燃烧机理 12
1.2.2 等离子体辅助燃烧实验研究技术 12
1.2.3 等离子体辅助燃烧数值仿真技术 13
1.2.4 应用领域 15
参考文献 15
第2章 表面介质阻挡放电 21
2.1 等离子体与空气的能量耦合机理 21
2.1.1 热量传输 21
2.1.2 动量传输 21
2.1.3 动量-热量综合传输 22
2.2 等离子体体积力产生机理 22
2.3 表面介质阻挡放电仿真模型及计算方法 23
2.4 交流激励表面介质阻挡放电过程 26
2.4.1 电势-电流密度变化 27
2.4.2 电子数密度变化 27
2.4.3 总电场强度变化 28
2.4.4 体积力耦合机制 31
2.4.5 单向体积力产生机制 32
2.4.6 离子动量传递效率 34
2.5 二次电子发射的影响 37
2.5.1 降低放电稳定性 38
2.5.2 造成单侧放电 41
2.5.3 增强空间“推-拉”机制 41
2.6 小结 43
参考文献 44
第3章 表面介质阻挡放电激励器参数研究 47
3.1 单个激励器参数研究 47
3.1.1 电极结构的影响 47
3.1.2 电源的影响 53
3.1.3 介质阻挡层的影响 73
3.1.4 磁场的作用 79
3.2 激励器阵列研究 87
3.2.1 植入电极构型的影响 88
3.2.2 暴露电极电势关系的影响 93
3.2.3 暴露电极间隙的影响 98
3.3 特殊激励器研究 99
3.3.1 SDBD合成射流激励器 99
3.3.2 滑移放电激励器 106
3.4 小结 116
参考文献 116
第4章 等离子体流动控制松耦合模拟 119
4.1 等离子体流动控制机理分析 119
4.1.1 低速流动 119
4.1.2 高速流动 120
4.2 仿真模型及验证 121
4.2.1 计算模型和方法 121
4.2.2 仿真验证 122
4.3 交流激励平板边界层流动控制模拟 123
4.3.1 激励电源的影响 123
4.3.2 介质阻挡层厚度的影响 131
4.3.3 激励器阵列流动控制效果 132
4.3.4 合成射流 135
4.4 交流激励翼型流动控制模拟 137
4.4.1 计算网格和方法 137
4.4.2 计算方法验证 138
4.4.3 激励器数量的影响 138
4.4.4 激励器位置的影响 140
4.4.5 控制力类型的影响 142
4.5 小结 145
参考文献 146
第5章 等离子体流动控制唯象学模拟 149
5.1 交流激励SDBD等离子体电荷密度均匀分布模型 149
5.1.1 体积力模型 149
5.1.2 计算网格及边界条件 149
5.1.3 模型验证 150
5.2 基于德拜长度的交流激励SDBD等离子体电荷密度模型 152
5.2.1 体积力模型 152
5.2.2 计算网格及边界条件 152
5.2.3 模型验证 153
5.3 电弧放电等离子体唯象学模型 153
5.3.1 放热模型 153
5.3.2 模型验证 155
5.4 纳秒脉冲SDBD唯象学模型 158
5.4.1 温度和压力均匀分布模型及验证 158
5.4.2 温度高斯分布模型 161
5.5 集总参数模型 162
5.6 小结 163
参考文献 163
第6章 临近空间等离子体流动控制研究 166
6.1 不同气压下交流激励等离子体诱导流场 166
6.1.1 低气压密闭环境中等离子体诱导流场PIV实验技术 166
6.1.2 诱导流场结构特点 167
6.1.3 诱导流动动量特性 169
6.1.4 激励频率的影响 171
6.1.5 激励电压的影响 173
6.1.6 激励器电极间隙影响 175
6.2 亚微秒激励等离子体诱导流场 176
6.2.1 诱导涡发展过程 177
6.2.2 激励频率的影响 180
6.2.3 脉冲数量的影响 182
6.2.4 环境压力的影响 183
6.2.5 粒子空白区 188
6.3 等离子体流动控制实验相似准则 191
6.3.1 等离子体体积力相似准则 192
6.3.2 等离子体放热相似准则 194
6.4 地面模拟高空等离子体流动控制的实验方法及应用 195
6.4.1 实验方法 195
6.4.2 等离子体诱导流动实验 196
6.4.3 翼型流动控制实验 199
6.5 平流层螺旋桨等离子体流动控制的地面实验方法及应用 201
6.5.1 基于叶素理论的地面实验方法 201
6.5.2 基于缩比螺旋桨的地面实验方法 207
6.6 临近空间等离子体流动控制模拟 211
6.6.1 纳秒脉冲放电流动控制松耦合模拟 211
6.6.2 平流层螺旋桨等离子体流动控制唯象学仿真 219
6.7 小结 229
参考文献 230
第7章 超燃冲压发动机等离子体辅助燃烧 233
7.1 计算区域及网格划分 233
7.2 等离子体对燃料喷流的影响 234
7.2.1 喷流流场温度与壁面压力分析 235
7.2.2 燃料混合、燃烧特征分析 237
7.2.3 燃烧室总压损失变化 238
7.2.4 喷流下游燃烧效率的变化 239
7.3 等离子体对凹腔流场的影响 240
7.3.1 激励强度的影响 240
7.3.2 激励器数目影响 245
7.3.3 脉冲激励频率影响 249
7.3.4 燃烧流场的影响 255
7.4 纳秒脉冲SDBD等离子体对凹腔流场的影响 260
7.4.1 等离子体模型及仿真参数 260
7.4.2 凹腔流场特性变化比较 261
7.5 小结 264
参考文献 264
第8章 爆震发动机等离子体辅助燃烧 266
8.1 等离子体喷嘴概念设计 266
8.1.1 介质阻挡放电助燃喷嘴 266
8.1.2 电弧放电助燃喷嘴 267
8.2 氢-氧预混气中等离子体放电仿真研究 267
8.2.1 计算模型 268
8.2.2 高压交流激励放电 271
8.2.3 纳秒脉冲激励放电 274
8.3 等离子体点火起爆仿真研究 279
8.3.1 物理模型与计算方法 279
8.3.2 仿真结果与分析 282
8.4 等离子体助燃作用下的点火起爆仿真研究 285
8.4.1 流场物理模型与求解方法 286
8.4.2 无等离子体助燃时起爆过程分析 287
8.4.3 施加等离子体助燃时起爆过程分析 288
8.4.4 两种方式起爆效果对比 290
8.5 小结 294
参考文献 294
前言
第1章 绪论 1
1.1 等离子体流动控制 1
1.1.1 等离子体激励器类型 2
1.1.2 等离子体气动激励机理 5
1.1.3 等离子体流动控制实验研究技术 5
1.1.4 等离子体流动控制数值仿真技术 7
1.1.5 应用领域 9
1.2 等离子体点火与辅助燃烧 11
1.2.1 等离子体点火与辅助燃烧机理 12
1.2.2 等离子体辅助燃烧实验研究技术 12
1.2.3 等离子体辅助燃烧数值仿真技术 13
1.2.4 应用领域 15
参考文献 15
第2章 表面介质阻挡放电 21
2.1 等离子体与空气的能量耦合机理 21
2.1.1 热量传输 21
2.1.2 动量传输 21
2.1.3 动量-热量综合传输 22
2.2 等离子体体积力产生机理 22
2.3 表面介质阻挡放电仿真模型及计算方法 23
2.4 交流激励表面介质阻挡放电过程 26
2.4.1 电势-电流密度变化 27
2.4.2 电子数密度变化 27
2.4.3 总电场强度变化 28
2.4.4 体积力耦合机制 31
2.4.5 单向体积力产生机制 32
2.4.6 离子动量传递效率 34
2.5 二次电子发射的影响 37
2.5.1 降低放电稳定性 38
2.5.2 造成单侧放电 41
2.5.3 增强空间“推-拉”机制 41
2.6 小结 43
参考文献 44
第3章 表面介质阻挡放电激励器参数研究 47
3.1 单个激励器参数研究 47
3.1.1 电极结构的影响 47
3.1.2 电源的影响 53
3.1.3 介质阻挡层的影响 73
3.1.4 磁场的作用 79
3.2 激励器阵列研究 87
3.2.1 植入电极构型的影响 88
3.2.2 暴露电极电势关系的影响 93
3.2.3 暴露电极间隙的影响 98
3.3 特殊激励器研究 99
3.3.1 SDBD合成射流激励器 99
3.3.2 滑移放电激励器 106
3.4 小结 116
参考文献 116
第4章 等离子体流动控制松耦合模拟 119
4.1 等离子体流动控制机理分析 119
4.1.1 低速流动 119
4.1.2 高速流动 120
4.2 仿真模型及验证 121
4.2.1 计算模型和方法 121
4.2.2 仿真验证 122
4.3 交流激励平板边界层流动控制模拟 123
4.3.1 激励电源的影响 123
4.3.2 介质阻挡层厚度的影响 131
4.3.3 激励器阵列流动控制效果 132
4.3.4 合成射流 135
4.4 交流激励翼型流动控制模拟 137
4.4.1 计算网格和方法 137
4.4.2 计算方法验证 138
4.4.3 激励器数量的影响 138
4.4.4 激励器位置的影响 140
4.4.5 控制力类型的影响 142
4.5 小结 145
参考文献 146
第5章 等离子体流动控制唯象学模拟 149
5.1 交流激励SDBD等离子体电荷密度均匀分布模型 149
5.1.1 体积力模型 149
5.1.2 计算网格及边界条件 149
5.1.3 模型验证 150
5.2 基于德拜长度的交流激励SDBD等离子体电荷密度模型 152
5.2.1 体积力模型 152
5.2.2 计算网格及边界条件 152
5.2.3 模型验证 153
5.3 电弧放电等离子体唯象学模型 153
5.3.1 放热模型 153
5.3.2 模型验证 155
5.4 纳秒脉冲SDBD唯象学模型 158
5.4.1 温度和压力均匀分布模型及验证 158
5.4.2 温度高斯分布模型 161
5.5 集总参数模型 162
5.6 小结 163
参考文献 163
第6章 临近空间等离子体流动控制研究 166
6.1 不同气压下交流激励等离子体诱导流场 166
6.1.1 低气压密闭环境中等离子体诱导流场PIV实验技术 166
6.1.2 诱导流场结构特点 167
6.1.3 诱导流动动量特性 169
6.1.4 激励频率的影响 171
6.1.5 激励电压的影响 173
6.1.6 激励器电极间隙影响 175
6.2 亚微秒激励等离子体诱导流场 176
6.2.1 诱导涡发展过程 177
6.2.2 激励频率的影响 180
6.2.3 脉冲数量的影响 182
6.2.4 环境压力的影响 183
6.2.5 粒子空白区 188
6.3 等离子体流动控制实验相似准则 191
6.3.1 等离子体体积力相似准则 192
6.3.2 等离子体放热相似准则 194
6.4 地面模拟高空等离子体流动控制的实验方法及应用 195
6.4.1 实验方法 195
6.4.2 等离子体诱导流动实验 196
6.4.3 翼型流动控制实验 199
6.5 平流层螺旋桨等离子体流动控制的地面实验方法及应用 201
6.5.1 基于叶素理论的地面实验方法 201
6.5.2 基于缩比螺旋桨的地面实验方法 207
6.6 临近空间等离子体流动控制模拟 211
6.6.1 纳秒脉冲放电流动控制松耦合模拟 211
6.6.2 平流层螺旋桨等离子体流动控制唯象学仿真 219
6.7 小结 229
参考文献 230
第7章 超燃冲压发动机等离子体辅助燃烧 233
7.1 计算区域及网格划分 233
7.2 等离子体对燃料喷流的影响 234
7.2.1 喷流流场温度与壁面压力分析 235
7.2.2 燃料混合、燃烧特征分析 237
7.2.3 燃烧室总压损失变化 238
7.2.4 喷流下游燃烧效率的变化 239
7.3 等离子体对凹腔流场的影响 240
7.3.1 激励强度的影响 240
7.3.2 激励器数目影响 245
7.3.3 脉冲激励频率影响 249
7.3.4 燃烧流场的影响 255
7.4 纳秒脉冲SDBD等离子体对凹腔流场的影响 260
7.4.1 等离子体模型及仿真参数 260
7.4.2 凹腔流场特性变化比较 261
7.5 小结 264
参考文献 264
第8章 爆震发动机等离子体辅助燃烧 266
8.1 等离子体喷嘴概念设计 266
8.1.1 介质阻挡放电助燃喷嘴 266
8.1.2 电弧放电助燃喷嘴 267
8.2 氢-氧预混气中等离子体放电仿真研究 267
8.2.1 计算模型 268
8.2.2 高压交流激励放电 271
8.2.3 纳秒脉冲激励放电 274
8.3 等离子体点火起爆仿真研究 279
8.3.1 物理模型与计算方法 279
8.3.2 仿真结果与分析 282
8.4 等离子体助燃作用下的点火起爆仿真研究 285
8.4.1 流场物理模型与求解方法 286
8.4.2 无等离子体助燃时起爆过程分析 287
8.4.3 施加等离子体助燃时起爆过程分析 288
8.4.4 两种方式起爆效果对比 290
8.5 小结 294
参考文献 294
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