[發明專利]離子風氣流加速裝置、離子風氣流特性研究裝置及方法

有效

• 申請號: 201210346535.5
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102903586A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 莊蒙蒙;張德軒;孔春林;劉杰;朱繼保;任燕
• 申請（專利權）人: 杭州天明環保工程有限公司
• 主分類號: H01J17/04
• 分類號: H01J17/04;G01M9/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術領域

本發明涉及氣體放電領域，特別涉及一種離子風氣流加速裝置以及一種離子風氣流特性研究裝置和方法。?

背景技術

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象。離子風氣流加速裝置即是通過利用空氣放電時的離子運動產生氣流并帶動周圍中性氣體分子運動實現氣流加速。離子風空氣加速器機理的本質是空氣分子發生電暈放電，誘導空氣中的中性粒子發生電離并產生氣流運動的過程。?

自1709年英國人Hauksbee發現離子風現象以來，許多學者都曾對該現象進行過研究，直到兩個世紀后，才初步建立了對離子風效應的理論解釋。?

提高離子風速是近年來國際離子風研究領域中的前沿課題，為了提高離子風空氣加速裝置的氣流速度，國際學術界已經發表了針-板式、線-板式、線-管式、線-線式、針-環式、線-筒式等結構的離子風發生裝置技術成果。各國學者對離子風技術的研究主要側重在極間電壓和電極結構等方面，極間電壓主要包括脈沖電壓、直流電壓和高頻高壓等；電極結構主要有針-板電極結構、線-板電極結構、線-管電極結構等。此外，人們把離子風技術應用到氣動流控制、靜電除塵、空氣凈化、干燥、散熱等領域。?

但是，以往的離子風氣流特性的研究過程，具有如下局限：?

a、將風速儀直接放入流體通道中，屬于接觸式擾動測量，對流場干擾極大；?

b、傳統的粒子成像技術進行流場測量時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、傳統的離子風特性研究僅僅限于研究風速的單點或多點特性，無法顯示全流場；?

d、傳統的氣流加速裝置容易引起電磁干擾，產生尖端放電。?

因此，如何設計一種放電能力強且電磁干擾小的離子風氣流加速裝置，以及如何設計一種離子風氣流特性研究裝置及其研究方法，能夠更為準確地研究離子風氣流特性，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。?

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種放電能力強且電磁干擾小的離子風氣流加速裝置，還提供了一種離子風氣流特性研究裝置和方法，以此能夠更為準確有效地研究離子風氣流特性。?

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：?

一種離子風氣流加速裝置，包括由電暈極和集電極構成的電極結構，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，所述電極結構為線-板式放電形式，且所述電暈極包括芒刺型電暈線。?

優選地，在上述離子風氣流加速裝置中，所述電極結構采用四級電極結構，且所述芒刺型電暈線均勻布置。?

一種離子風氣流特性研究裝置，包括所述離子風氣流加速裝置，還包括用于粒子成像的測量裝置，所述測量裝置包括：?

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行固定，并且設置于所述流體通道內，所述高壓電源設置于所述流體通道外；?

用于在粒子成像過程中進行拍攝的CCD相機，所述CCD相機的鏡頭方向和所述流體通道內的待測區域保持垂直；?

激光器，所述激光器能夠發出片光源且照亮整個待測流場的激光光頭，所述片光源的照射方向和所述流體通道內的待測區域保持垂直；?

用于記錄并顯示測試數據的計算機；?

用于控制所述激光器發光且控制所述CCD相機拍攝的控制器，所述控制器與所述計算機相連。?

優選地，在上述離子風氣流特性研究裝置中，還包括設置于所述流體通道內，用于散布示蹤粒子的煙霧發生器。?

優選地，在上述離子風氣流特性研究裝置中，所述煙霧發生器包括電爐，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。?

優選地，在上述離子風氣流特性研究裝置中，還包括位于所述流體通道外，用以調節所述電爐電壓的調壓裝置。?

優選地，在上述離子風氣流特性研究裝置中，所述高壓電源的開關具有電壓幅值不同的不同檔位。?

優選地，在上述離子風氣流特性研究裝置中，所述高壓電源采用脈寬調制的控制方式，所述高壓電源的開關具有電壓頻率不同的不同檔位。?

優選地，在上述離子風氣流特性研究裝置中，所述流體通道的材料為有機玻璃。?

一種離子風氣流特性研究方法，包括以下步驟：?