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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
目前，NASA正致力于发展应用于航空航天领域的等离子体流动控制技术。本文进行了电磁控制等离子体射流实现推力矢量的研究，采用两种方法进行：首先，第一种办法是基于电流体动力学理论的等离子体流动控制，由介质阻挡放电(DBD)激励器产生的辉光放电等离子体加速后获得推力矢量效果。研究中进行了DBD辉光放电等离子体流动控制推力矢量的数值模拟。根据电流体动力学理论，带电粒子在电场中受电场力的约束，将一个简化的体积力模型应用于数值模拟中，分析了等离子体主动流动控制的特性。在电场体积力的顺电作用下，通过设定不同的DBD激励器电源RF射频的强度，研究了等离子体流动的加速特点。当在20-30m/s较低速度时，由于等离子体加速导致了流场的非对称性分布，诱导了射流的偏转，产生了显著的推力矢量效果。说明对于实现空间飞行器推力矢量控制，等离子流动控制技术是可尝试的方法，并且有以下结论：(1)在体积力作用下，DBD激励器产生的等离子体能够加速近壁的流场区域，增大边界层区域速度梯度分布。(2)在喷管一侧壁面的激励器产生的等离子体加速了该区域的流体，导致了喷管内的非对称流动。由于非对称流动产生流场压力速度的变化，形成偏转力矩，诱导射流偏转，产生推力矢量。(3)通过增加激励器强度，减小激励器排布间距，能够得到一个连续的顺电加速流场。未来的目标是在边界层区域获得超音速的等离子体流，增加等离子流在喷流中的诱导深度。其次，另一种等离子体流动控制方法是基于磁流体动力学原理的，当低电离能的碱金属盐被注入燃烧室后，增大了燃气流的电离度，形成低温下等离子体流。在磁场条件下，等离子体流受到微观洛伦兹力的作用，使流体内产生力矩，进而有效地完成磁流体动力(MHD)控制下的等离子体射流偏转。在目前的工作中，应用MHD模型进行了数值模拟计算，结果显示MHD系统能够使射流偏转。同时，建立了MHD控制射流偏转实验台，研究了燃气组分的电离特性,进行了射流偏转实验，应用粒子图像测速仪(PIV)测试研究了偏转射流的速度分布。实验结果说明：通过在燃烧室内注入低电离能添加物，燃气能够转变为低温下的等离子体。所以通过应用MHD控制等离子体流，能够实现射流偏转和推力矢量。结论如下：(1)在2500K的低温条件下，燃气的电离度很低，不具有电磁特性。然而，通过添加低电离能催化剂种子，使得低温条件下，燃气电离度有很大提高。(2)在燃烧中添加了碱金属盐，燃气的电离度达到了可观的10-4~10-3量级，燃气接近于等离子体态，将显示出电磁特性。(3)等离子体射流的偏转受外部磁场强度和燃气电离度影响，当燃气电离度与外部磁场强度增大时，等离子体流所受磁场洛伦兹力增大，使得射流偏角增加，实验展示了应用MHD等离子体控制技术实现推力矢量的潜力。 |
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发表于 2022-5-22 16:00:55
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