本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種離子風(fēng)氣流加速裝置，包括由電暈極和集電極構(gòu)成的電極結(jié)構(gòu)，以及在電暈極和集電極之間施加電壓的高壓電源，電極結(jié)構(gòu)為線-板式放電形式，且電暈極包括芒刺型電暈線，其放電能力強(qiáng)、電磁干擾小。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了一種離子風(fēng)氣流特性研究裝置及方法。本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)粒子成像技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)擾動(dòng)、非接觸式測(cè)量的目的，從而較為準(zhǔn)確地研究離子風(fēng)氣流特性，并且，本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)不同檔位的電壓變化研究離子風(fēng)氣流特性，并通過(guò)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到電壓波動(dòng)下的離子風(fēng)速變化的曲線，從而進(jìn)一步分析離子風(fēng)在不同電壓下的全流場(chǎng)氣流特性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及氣體放電領(lǐng)域，特別涉及一種離子風(fēng)氣流加速裝置以及一種離子風(fēng)氣流特性研究裝置和方法。
技術(shù)介紹
在曲率半徑大小相差極大的電暈極和集電極之間施加高壓，誘導(dǎo)在曲率半徑小的電極附近的空氣電離，即為所謂的電暈放電現(xiàn)象。離子風(fēng)氣流加速裝置即是通過(guò)利用空氣放電時(shí)的離子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生氣流并帶動(dòng)周圍中性氣體分子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)氣流加速。離子風(fēng)空氣加速器機(jī)理的本質(zhì)是空氣分子發(fā)生電暈放電，誘導(dǎo)空氣中的中性粒子發(fā)生電離并產(chǎn)生氣流運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。自1709年英國(guó)人Hauksbee發(fā)現(xiàn)離子風(fēng)現(xiàn)象以來(lái)，許多學(xué)者都曾對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行過(guò) 研究，直到兩個(gè)世紀(jì)后，才初步建立了對(duì)離子風(fēng)效應(yīng)的理論解釋。提高離子風(fēng)速是近年來(lái)國(guó)際離子風(fēng)研究領(lǐng)域中的前沿課題，為了提高離子風(fēng)空氣加速裝置的氣流速度，國(guó)際學(xué)術(shù)界已經(jīng)發(fā)表了針-板式、線-板式、線-管式、線-線式、針-環(huán)式、線-筒式等結(jié)構(gòu)的離子風(fēng)發(fā)生裝置技術(shù)成果。各國(guó)學(xué)者對(duì)離子風(fēng)技術(shù)的研究主要側(cè)重在極間電壓和電極結(jié)構(gòu)等方面，極間電壓主要包括脈沖電壓、直流電壓和高頻高壓等；電極結(jié)構(gòu)主要有針-板電極結(jié)構(gòu)、線-板電極結(jié)構(gòu)、線-管電極結(jié)構(gòu)等。此外，人們把離子風(fēng)技術(shù)應(yīng)用到氣動(dòng)流控制、靜電除塵、空氣凈化、干燥、散熱等領(lǐng)域。但是，以往的離子風(fēng)氣流特性的研究過(guò)程，具有如下局限a、將風(fēng)速儀直接放入流體通道中，屬于接觸式擾動(dòng)測(cè)量，對(duì)流場(chǎng)干擾極大；b、傳統(tǒng)的粒子成像技術(shù)進(jìn)行流場(chǎng)測(cè)量時(shí)采用向流體通道中直接充入氣體的方法，容易造成煙霧濃度的不均勻；C、傳統(tǒng)的離子風(fēng)特性研究?jī)H僅限于研究風(fēng)速的單點(diǎn)或多點(diǎn)特性，無(wú)法顯示全流場(chǎng)；d、傳統(tǒng)的氣流加速裝置容易弓I起電磁干擾，產(chǎn)生尖端放電。因此，如何設(shè)計(jì)一種放電能力強(qiáng)且電磁干擾小的離子風(fēng)氣流加速裝置，以及如何設(shè)計(jì)一種離子風(fēng)氣流特性研究裝置及其研究方法，能夠更為準(zhǔn)確地研究離子風(fēng)氣流特性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種放電能力強(qiáng)且電磁干擾小的離子風(fēng)氣流加速裝置，還提供了一種離子風(fēng)氣流特性研究裝置和方法，以此能夠更為準(zhǔn)確有效地研究離子風(fēng)氣流特性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案一種離子風(fēng)氣流加速裝置，包括由電暈極和集電極構(gòu)成的電極結(jié)構(gòu)，以及在所述電暈極和所述集電極之間施加電壓的高壓電源，所述電極結(jié)構(gòu)為線-板式放電形式，且所述電暈極包括芒刺型電暈線。優(yōu)選地，在上述離子風(fēng)氣流加速裝置中，所述電極結(jié)構(gòu)采用四級(jí)電極結(jié)構(gòu)，且所述芒刺型電暈線均勻布置。一種離子風(fēng)氣流特性研究裝置，包括所述離子風(fēng)氣流加速裝置，還包括用于粒子成像的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括透明且密封的流體通道，所述電暈極和所述集電極均采用絕緣裝置進(jìn)行固定，并且設(shè)置于所述流體通道內(nèi)，所述高壓電源設(shè)置于所述流體通道外；用于在粒子成像過(guò)程中進(jìn)行拍攝的CCD相機(jī)，所述CCD相機(jī)的鏡頭方向和所述流體通道內(nèi)的待測(cè)區(qū)域保持垂直；激光器，所述激光器能夠發(fā)出片光源且照亮整個(gè)待測(cè)流場(chǎng)的激光光頭，所述片光源的照射方向和所述流體通道內(nèi)的待測(cè)區(qū)域保持垂直； 用于記錄并顯示測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)；用于控制所述激光器發(fā)光且控制所述CCD相機(jī)拍攝的控制器，所述控制器與所述計(jì)算機(jī)相連。 優(yōu)選地，在上述離子風(fēng)氣流特性研究裝置中，還包括設(shè)置于所述流體通道內(nèi)，用于散布示蹤粒子的煙霧發(fā)生器。優(yōu)選地，在上述離子風(fēng)氣流特性研究裝置中，所述煙霧發(fā)生器包括電爐，以及煤油或甘油的固體顆粒，所述固體顆粒用開口容器盛裝，并放置于所述電爐上。優(yōu)選地，在上述離子風(fēng)氣流特性研究裝置中，還包括位于所述流體通道外，用以調(diào)節(jié)所述電爐電壓的調(diào)壓裝置。優(yōu)選地，在上述離子風(fēng)氣流特性研究裝置中，所述高壓電源的開關(guān)具有電壓幅值不同的不同檔位。優(yōu)選地，在上述離子風(fēng)氣流特性研究裝置中，所述高壓電源采用脈寬調(diào)制的控制方式，所述高壓電源的開關(guān)具有電壓頻率不同的不同檔位。優(yōu)選地，在上述離子風(fēng)氣流特性研究裝置中，所述流體通道的材料為有機(jī)玻璃。—種離子風(fēng)氣流特性研究方法，包括以下步驟步驟一布置并連接好離子風(fēng)氣流加速裝置和粒子成像測(cè)量裝置，其中，令所述粒子成像測(cè)量裝置的CCD相機(jī)的鏡頭方向和激光器發(fā)出的片光源方向分別與所述離子風(fēng)氣流加速裝置的流體通道內(nèi)的待測(cè)區(qū)域垂直布置；步驟二 開啟所述離子風(fēng)氣流加速裝置和所述粒子成像測(cè)量裝置，令所述離子風(fēng)氣流加速裝置的高壓電源的直流電壓恒定，改變交流分量的幅值和頻率，所述粒子成像測(cè)量裝置拍攝下所述待測(cè)區(qū)域在不同電壓幅值和頻率下的圖像，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)所述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和所述圖像分析所述待測(cè)區(qū)域中的離子輸運(yùn)能力的改變；步驟三將所述離子風(fēng)氣流加速裝置在不同頻率和/或不同幅值的電壓下測(cè)得的離子風(fēng)速的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到電壓波動(dòng)下的離子風(fēng)速變化的曲線。從上述的技術(shù)方案可以看出，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的離子風(fēng)氣流加速裝置中的電極結(jié)構(gòu)采用線-板式，且電暈極采用芒刺型電暈線，既可以達(dá)到放電能力增強(qiáng)的目的，又具有便于固定、電磁干擾小的特性。此外，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的離子風(fēng)氣流特性研究裝置，采用粒子成像的測(cè)量裝置對(duì)上述離子風(fēng)氣流加速裝置中的氣流特性進(jìn)行研究，該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)控制器和計(jì)算機(jī)控制獲取，所有測(cè)試裝置均至于流體通道6的外側(cè)，并通過(guò)圖像記錄全場(chǎng)氣流現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了無(wú)擾動(dòng)、非接觸式的測(cè)量，且可以顯示全場(chǎng)流氣特性，達(dá)到了準(zhǔn)確地研究離子風(fēng)氣流特性的目的。本專利技術(shù)實(shí)施例提供的離子風(fēng)氣流特性研究方法，通過(guò)不同檔位的電壓變化研究氣流特性，并通過(guò)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到電壓波動(dòng)下的離子風(fēng)速變化的曲線，從而進(jìn)一步分析不同電壓下的全場(chǎng)氣流特性。附圖說(shuō)明 為了更清楚地說(shuō)明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的離子風(fēng)氣流加速裝置的電極結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的離子風(fēng)氣流特性研究裝置的布置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例中得到的離子風(fēng)速度分布的矢量圖；圖4為本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例中得到的離子風(fēng)速變化的曲線。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)公開了一種放電能力強(qiáng)且電磁干擾小的離子風(fēng)氣流加速裝置，還提供了一種離子風(fēng)氣流特性研究裝置和方法，以此能夠更為準(zhǔn)確地研究離子風(fēng)氣流特性。下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。請(qǐng)參閱圖I-圖4，圖I為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的離子風(fēng)氣流加速裝置的電極結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的離子風(fēng)氣流特性研究裝置的布置結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例中得到的離子風(fēng)速度分布的矢量圖，圖4為本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例中得到的離子風(fēng)速變化的曲線。本專利技術(shù)一具體實(shí)施例提供的離子風(fēng)氣流加速裝置，包括由電暈極11和集電極12構(gòu)成的電極結(jié)構(gòu)，以及在電暈極11和集電極12之間施加高壓電的高壓電源1，該電極結(jié)構(gòu)為線-板式放電形式，且電暈極11包括芒刺型電暈線111。電暈極11放電能力的好壞與電暈極11中放電線的尖角(既曲率)有關(guān)，電暈極11的形式有多種，放電尖角越多則電暈的效果也就越好。芒刺型電本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種離子風(fēng)氣流加速裝置，包括由電暈極（11）和集電極（12）構(gòu)成的電極結(jié)構(gòu)，以及在所述電暈極（11）和所述集電極（12）之間施加電壓的高壓電源（1），其特征在于，所述電極結(jié)構(gòu)為線？板式放電形式，且所述電暈極（11）包括芒刺型電暈線（111）。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種離子風(fēng)氣流加速裝置，包括由電暈極(11)和集電極(12)構(gòu)成的電極結(jié)構(gòu)，以及在所述電暈極(11)和所述集電極(12)之間施加電壓的高壓電源(1)，其特征在于，所述電極結(jié)構(gòu)為線-板式放電形式，且所述電暈極(11)包括芒刺型電暈線(111)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離子風(fēng)氣流加速裝置，其特征在于，所述電極結(jié)構(gòu)采用四級(jí)電極結(jié)構(gòu)，且所述芒刺型電暈線(111)均勻布置。3.一種離子風(fēng)氣流特性研 究裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求I或2所述的離子風(fēng)氣流加速裝置，還包括用于粒子成像的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括 透明且密封的流體通道(6)，所述電暈極(11)和所述集電極(12)均采用絕緣裝置進(jìn)行固定，并且設(shè)置于所述流體通道(6)內(nèi)，所述高壓電源(I)設(shè)置于所述流體通道(6)外； 用于在粒子成像過(guò)程中進(jìn)行拍攝的CCD相機(jī)(7)，所述CCD相機(jī)(7)的鏡頭方向和所述流體通道(6)內(nèi)的待測(cè)區(qū)域保持垂直； 激光器(4)，所述激光器(4)能夠發(fā)出片光源且照亮整個(gè)所述待測(cè)區(qū)域，所述片光源的照射方向和所述流體通道(6)內(nèi)的所述待測(cè)區(qū)域保持垂直； 用于記錄并顯示測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)(8)； 用于控制所述激光器(4)發(fā)光且控制所述CCD相機(jī)(7)拍攝的控制器(9)，所述控制器(9)與所述計(jì)算機(jī)(8)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子風(fēng)氣流特性研究裝置，其特征在于，還包括設(shè)置于所述流體通道(6)內(nèi)，用于散布示蹤粒子的煙霧發(fā)生器(5)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子風(fēng)氣流特性研究裝置，其特征在于，所述煙霧發(fā)生器(5...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：莊蒙蒙，張德軒，孔春林，劉杰，朱繼保，任燕，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：杭州天明環(huán)保工程有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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