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研究生: 謝承甫
Hsieh, Cheng-Fu
論文名稱: 斜面上帶狀區低溫電漿與震波交互作用之觀察研究
Investigation of shock reflection on a wedged-surface with low temperature Plasmas
指導教授: 尤芳忞
Yu, Fan-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 82
中文關鍵詞: 震波電漿離子風
外文關鍵詞: shock, plasmas, ionic wind
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  • 本實驗使用視流技術之彩色紋影法與動態壓力測量技巧來探討及比較在有無電漿所產生的離子風在楔形體35度與50度斜面模型上與平面震波交互作用下,其反射震波的結構差異。由於模型角度的差異,在馬赫數為1.35到1.64之間,震波分別在50度模型產生正規反射及35度模型上產生馬赫反射。本研究亦分析了隨著馬赫數的增加,入射震波與反射震波之間的夾角變化與震波強度的變化。由實驗結果的彩色紋影法圖可得知入射震波與反射震波的夾角於無離子風時,隨著入射震波的增強而角度變大,相對之下在有離子風效應下此夾角的變化不明顯。由動態壓力量測結果顯示,在比較有/無電漿產生的離子風效應下的反射壓力脈波,無明顯減弱的趨勢。與前人所使用電漿產生的電暈效應結果相互比較之下,電漿所產生的電暈效應使得震波結構衰減較為顯著,因此發現電暈效應較離子風效應為佳。

    The study on a thirty-five degree wedged model and fifty degree wedged model with and without low temperature plasma induced ionic wind under the interaction of a planar shock wave have been done by the color Schlieren flow visualization technique and the dynamic pressure measurement method. It has been shown that with the incident shock Mach number of the range 1.35 to 1.64 there are Mach reflection and regular reflection for wedged models of 35° and 50° respectively. The color Schlieren photographs show that that the angle between incident shock and reflected shock become larger as Mach number increased. These angles do not change much under the influence of the ionic wind. The measured dynamic pressure of reflection shock wave also indicates that its strength is unchanged for models with lower incident Mach number under the influence of ionic wind. Compare with the experimental results with influence of low temperature corona,it has been shown that the reflection shock wave becomes weaker as the incident shock wave pass through the corona. Hence, it is concluded that the corona effect is more efficient than the ionic wind.

    中文摘要I AbstractII 致謝III 目錄IV 表目錄V 圖目錄V 符號說明IX 下標IX 第一章 研究動機與目的1 1.1研究動機1 1.2文獻回顧2 1.2.1 震波理論應用2 1.2.2 電漿在空氣動力學上應用2 1.3視流技術的應用5 第二章 理論分析7 2.1震波管的基本原理7 2.2震波反射之基本理論9 2.3彩色紋影法原理介紹10 2.4電漿的性質12 第三章 實驗設備14 3.1實驗設備14 3.2震波管14 3.3測試段和實驗模型15 3.4高壓電產生設備16 3.5壓力數據記錄系統17 3.6光路系統18 3.7實驗方法與步驟20 第四章 實驗結果與討論23 4.1正震波作用於模型反射之討論與彩色紋影法觀察23 4.1.1模型斜面角度 : 50度24 4.1.2模型斜面角度 : 35度26 4.2正震波與楔行體雙極間離子風之交互作用27 4.2.1模型斜面角度 : 50度28 4.2.2模型斜面角度 : 35度28 4.3壓力數值量測的分析與比較29 第五章 結果與建議32 5.1結論32 5.2建議33 參考文獻34 附表37 附圖38 自述82 著作權生明83 表2.3.1 Gladstone-Dale 常數表37 圖2.1 震波管基本原理(a)震波管示意圖(b)各波面相對位置圖(c)管內 各區域壓力分佈圖(d)溫度分佈圖 38 圖2.2 正震波示意圖39 圖2.3 平面入射震波經楔行體時所產生的兩種典型反射型態(a)正規反射 (b)馬赫反射39 圖2.4 傳統光路擺設圖(a)影圖法(b)紋影法40 圖2.5 熱電漿與冷電漿條件示意圖40 圖3.1 實驗設備系統示意圖41 圖3.2 震波管高壓段41 圖3.3 震波管低壓段41 圖3.4 用來撞破隔片的撞針41 圖3.5 空氣壓縮機42 圖3.6 除濕機42 圖3.7 儲氣槽42 圖3.8 壓力校正器42 圖3.9 隔片42 圖3.10 真空幫浦42 圖3.11 壓力感測計42 圖3.12 測試段示意圖42 圖3.13 35度模型設計圖43 圖3.14 50度模型設計圖43 圖3.15 高壓電產生系統44 圖3.16 高壓電變壓器44 圖3.17 壓電式壓力感測器44 圖3.18 壓力計位置示意圖44 圖3.19 編號7616壓力計校驗曲線45 圖3.20 編號7617壓力計校驗曲線45 圖3.21 電源供應器45 圖3.22 SCB-68接線盒45 圖3.23 氬氣瓶45 圖3.24 脈衝光源45 圖3.25 凹面鏡45 圖3.26 第一面凸透鏡45 圖3.27 蛇腹及濾片46 圖3.28 第二面凸透鏡46 圖3.29 數位單眼相機46 圖4.1.1 彩色濾片46 圖4.1.2 50度模型震波型態(a)模擬圖(b)實際拍攝47 圖4.1.3 Ma=1.35之震波於50度斜面不同時序下的情況48 圖4.1.4 Ma=1.42之震波於50度斜面不同時序下的情況49 圖4.1.5 Ma=1.55之震波於50度斜面不同時序下的情況50 圖4.1.6 Ma=1.64之震波於50度斜面不同時序下的情況51 圖4.1.7 震波於50度斜面不同馬赫數下的情況52 圖4.1.8 35度模型震波型態(a)模擬圖(b)實際拍攝53 圖4.1.9 Ma=1.35之震波於35度斜面不同時序下的情況54 圖4.1.10 Ma=1.44之震波於35度斜面不同時序下的情況55 圖4.1.11 Ma=1.55之震波於35度斜面不同時序下的情況56 圖4.1.12 Ma=1.64之震波於35度斜面不同時序下的情況57 圖4.1.13 震波於35度斜面不同馬赫數下的情況58 圖4.2.1 離子風(a)模擬圖(b)實際操作59 圖4.2.2 Ma=1.35之震波與低溫電漿於50度斜面不同時序下的情況60 圖4.2.3 Ma=1.42之震波與低溫電漿於50度斜面不同時序下的情況61 圖4.2.4 Ma=1.55之震波與低溫電漿於50度斜面不同時序下的情況62 圖4.2.5 Ma=1.64之震波與低溫電漿於50度斜面不同時序下的情況63 圖4.2.6 震波與低溫電漿於50度斜面不同馬赫數下的情況64 圖4.2.7 Ma=1.35之震波與低溫電漿於35度斜面不同時序下的情況65 圖4.2.8 Ma=1.44之震波與低溫電漿於35度斜面不同時序下的情況66 圖4.2.9 Ma=1.55之震波與低溫電漿於35度斜面不同時序下的情況67 圖4.2.10 Ma=1.64之震波與低溫電漿於35度斜面不同時序下的情況68 圖4.2.11 震波與低溫電漿於35度斜面不同馬赫數下的情況69 圖4.2.12 50度斜面在不同馬赫數下之有無電漿之比較圖70 圖4.2.13 35度斜面在不同馬赫數下之有無電漿之比較圖1 圖4.3.1 入射震波經過第二根壓力感測器之數據分析72 圖4.3.2 Ma=1.35 50度模型有電漿與沒有電漿之壓力訊號比較圖73 圖4.3.3 Ma=1.42 50度模型有電漿與沒有電漿之壓力訊號比較圖74 圖4.3.4 Ma=1.55 50度模型有電漿與沒有電漿之壓力訊號比較圖75 圖4.3.5 Ma=1.64 50度模型有電漿與沒有電漿之壓力訊號比較圖76 圖4.3.6 Ma=1.35 35度模型有電漿與沒有電漿是壓力訊號比較圖77 圖4.3.7 Ma=1.44 35度模型有電漿與沒有電漿之壓力訊號比較圖78 圖4.3.8 Ma=1.55 35度模型有電漿與沒有電漿之壓力訊號比較圖79 圖4.3.9 Ma=1.64 35度模型有電漿與沒有電漿之壓力訊號比較圖80 圖4.3.10 Ma=1.68 50度模型黃冠堯實驗上之有無電暈之比較圖81

    [ 1 ] 陳偉仁.“平面震波於楔型體與垂直鱗片模型所產生反射-繞射現象
    之探討,”國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2004.

    [ 2 ] V. I. Khorunzhenko,D.V. Roupassov , A. Yu. Starikovskii, “ Hypersonic Flow and Shock Wave structure Control by Low Temperature Non-equilibrium Plasma of Gas Discharge” ,AIAA paper 2002-3569.

    [ 3 ] C. Louste, E. Moreau, and G. Touchard, “DC Corona Surface Discharge Along an Insulating Flat Plate in Air: Experimental Results” Annual Report Conference on Electrical insulation and dielectric phenomena, pp.822-826,2002.

    [ 4 ] R. Yano, V. Contini, E.Plonjes, P.Palm, S. Merriman, S.Aithal, and I.Adamovich,"Supersonic Nonequilibrium Plasma Wind-Tunnel Measurement of Shock Modification and Flow Visualization," AIAA Journal Vol.38,No.1,October 2000.

    [ 5 ] S. Merriman, E.ploenjes,P.Palm,I.V.Adamovich,"shock Wve Control by Nonequilibrium Plasmas in Cold Superosnic Gas Flow,"AIAA Paper 2000-2327,2000.

    [ 6 ] S. Merriman, Adam Christian, Rodney Meyer, Brett Kowalczyk, Peter Palm, Igor V.Dmovich,"Studies of Conical Shock Wave Modification by Nonequilibrium RF Discharge Plasma,"AIAA Paper2001-0347,2001.

    [ 7 ] Rodney Meyer, Peter Palm, Elke Plonjes, J.William Rich, and Igor V.Adamovich,"The Effect of a Nonequilibrium RF Discharge Plasma on a Conical Shock Wave in a M=2.5 Flow,"AIAA Paper2001-3059,2001.

    [ 8 ] V.Bityurin, A.Klimov, S.Leonov, V.brovkin, and Y.Kolesnichenko , “Shock Wave Structure and Velocity at Propagation through Non-homogenous Plasma ,” AIAA Paper 2000-2571,2000.

    [ 9 ] Eric Moreau , Christophe Louste , Guillermo Artana , Maxime Forte ,and Gérard Touchard,“Contribution of Plasma Control Technology for Aerodynamic Applications, ”Plasma Process. Polym. 2006, 3, 697–707.

    [ 10 ] Richard B.Miles, Sergey O.Macheret, Luigi Martinelli, Robert Murray, Mikhail Shneider, Yu Z. Ionikh, John Kline,and Jon Fox, “Plasma control of shock waves in aerodynamics and sonic boom mitigation, “ AIAA Paper 2001-3062,2001.

    [ 11 ]黃冠堯,“楔行體平面上低溫電漿與平面震波交互作用之探討”,國立成功大學航空太空工程研究所碩士論文,2007.

    [ 12 ] A. R. Maddox and R. C. Binder, ”A new dimension in Schlieren technique: Flow field analysis using color”, AIAA paper 70-223,1970.

    [ 13 ] G. B. Sobeiraj and A. P. Szumowski, “Experimental investigations of an underexpanded jet from a convergent nozzle impinging on cavity,” Journal of Sound and Vibration, Vol.149, No.3, pp.369-375, 1991.

    [ 14 ] G. S. Settles, ”Modern developments in flow visualization“,AIAA Journal 24, No.8, pp. 1313-1323., 1986.

    [ 15 ] I. I. Glass and G. N. Patterson, ”A theoretical and experimental study of shock-tube flow ”, Journal of Aeronautical Sciences, Vol.22, No.2, pp.73-100, 1955.

    [ 16 ] A. G. Gaydon and I. R. Hurle, ”The shock tube in high temperature chemical physics ”, Reinhold Publishing Corp., New York, pp.1-63,1963.

    [ 17 ] J. A. Owezarck, ”Fundamentals of gas dynamics “ , International Texbook Company, pp.395-398, 1964.

    [ 18 ] R. J. Goldstein, ”Fluid mechanics measurements ”, Second edition,Taylor & Francis publishers, University of Minnesota, pp. 451-474, 1996.

    [ 19 ]董家齊,寬任,奇妙的物質第四態-電漿,”成功大學物理學系, ”科學
    發展,Vol 354,pp 52-59,2006.

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