从2.2节可知，在等离子体射流中，气体的流速对射流的长度有着显著影响。在较低的气体流速范围内，气体流速越高，越有利于抑制周围空气扩散进入惰性气体气流，从而可以产生更长的射流。而当气体流速达到一定大小时，则会导致气体流速从层流转变为湍流，引起射流长度显著缩短。通常认为导致气流发生转捩的原因主要与气流速度有关。
另一方面，研究者发现多种放电形式也会对气体的流动产生影响，包括产生电动风形成动能注入，以及通过发热对气流状态产生影响。根据这一原理，人们利用局部气体放电向流场的边界层中注入少量动能或热能来影响整个边界层的特性，抑制或促进转捩，从而达到抑制分离、增大升力、减小阻力、降低噪声等目的[12～13]。经过最近20年的研究，实验结果表明多种不同结构的等离子体发生器在低来流速度下对气流的控制作用，从而实现通过放电来改变翼形周围的气流。那么等离子体射流产生过程中的放电是否也会对气流产生影响呢？本节将对此进行阐述。
实验装置如图2.4.1所示[14]。这里利用单针电极放电射流装置，以及纹影系统配合高速摄影机对等离子体影响气流的现象和机理展开了研究[15～16]。该装置包括一根石英玻璃管和一根不锈钢针。石英管内径1mm，外径3mm，起导气作用。不锈钢针置于石英管内作为高压电极，其针尖距离喷嘴约32mm。管内通入氦气。钢针上加载脉冲直流高压，电压0～10kV可调，频率最高可达10kHz。脉宽从200ns到直流可调。为了避免因为电压脉宽太短导致等离子体射流的长度受到影响，脉宽设定为10μs。当电极上加载脉冲直流高压的时候，会产生一个自管内向管外推进的等离子体射流。
为了观察气流状态的变化，采用了纹影成像系统。整个系统为Z形结构，如图2.4.2所示，包含两个镀铝球面镜（直径为152.4mm，焦距为1524mm，表面精度为1/8λ）。高速摄像机用于拍摄气流状态变化的动态过程。
图2.4.1 实验装置示意图[14]
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图2.4.2 纹影成像系统示意图[15]
一方面可以通过纹影成像系统观察气流状态，与此同时，通过观察等离子体射流的状态也能在一定程度上了解气流状态。从图2.4.3可以看出，等离子体射流区域对应气流的层流区域。一旦气流转化为湍流，则等离子体射流立即发生显著弯曲，并迅速减弱而熄灭。也就是说，等离子体射流中靠近喷嘴的长直发光段对应气流的层流区，尖端弯曲发散段则代表湍流区。因此，通过等离子体射流的照片也能了解气流的转捩。
图2.4.3 纹影成像系统观察到的射流气体状态
（a）等离子体射流的纹影照片；（b）射流的照片[14]。氦气流速4L/min，频率4kHz，电压8kV，脉宽10μs
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