等离子体流动技术在列车减阻应用上的初步研究

摘要

随着高速列车速度的不断提高,空气阻力已成为影响列车运行速度和能耗的关键因素.与传统流动控制技术相比,表面介质阻挡放电(SDBD)具有无运动部件、响应迅速和体积小等众多优点,在抑制高速列车边界层分离上表现出较好的应用前景.为了研究SDBD对高速列车流量控制的影响,进行实验和数值模拟.首先,基于实验比较不同形状电极对列车模型的流动控制作用.从功率消耗、放电强度和诱导气流速度等方面进行研究,发现线形和锯齿形电极的功耗和放电强度均高于矩形和曲形电极,而矩形和曲形电极的机电效率高于其他电极.利用烟雾可视化实验,实现了不同电极形状下列车模型周围流场的可视化,发现与线形和锯齿形电极相比,矩形和曲形电极具有较强的流动分离抑制作用.此外,基于Suzen模型对等离子体进行仿真,并结合N-S方程计算列车模型周围的流场.结果 表明,SDBD对高速列车减阻有重要影响,随着外加电压的增加,流动分离的抑制效果更为显著.