放电电压对气流的影响与大气压非平衡等离子体射流的物理基础

图2.4.5　改变电压时射流的照片[14]

（a）1kHz照片；（b）4kHz照片；（c）8kHz照片。电压脉宽均为10μs，气流为4L/min；图（a）、（b）、（c）均由7张小照片组成，每张照片所采用的电压标示在照片的顶端，依次为9～3kV(www.xing528.com)

图2.4.5给出了在低、中、高三种频率下射流状态与电压幅值的关系。在不同的放电频率下，电压幅值对气流的影响不太一样。从图2.4.5（a）可以看出，当频率为1kHz时，放电电压幅值越高，射流长度越短，射流末端的摆动幅度越大。这表明电压高的时候气流更容易转化为湍流。而当电压低于5kV时，射流长度会随着电压的下降而变短，但射流末端的摆动幅度非常小。这表明此时气流为层流状态，射流长度的减小主要是由于电压的下降导致的。图2.4.5（b）给出了频率为4kHz时电压对等离子体射流的影响，其结果与图2.4.5（a）类似，且趋势更加明显。而图2.4.5（c）的情况与（a）和（b）不同，随着电压的升高，射流逐渐变长。由于射流的末端没有摆动，所以可以认为气流始终处于层流状态。射流长度的变化主要是由于放电区域内电场强度的变化导致的。

从上述结果可以看出，在中、低频率条件下，更高的放电电压会使气流更容易转化为湍流。这是因为电压越高，放电越剧烈，所形成的扰动幅度也会更大。在气流易感知的频率范围内，较大幅度的扰动显然会被更快放大，导致气流在较短的推进距离内迅速失稳。因此放电电压幅值越大，气流的层流区越短。