專利名稱：一種無源平面旋流發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)生器，尤其是涉及一種無源平面旋流發(fā)生器。
背景技術(shù)：
邊界層分離的控制是流動(dòng)控制的重要部分，方法有多種，其主要的指導(dǎo)思想是增大邊界 層內(nèi)流體的運(yùn)動(dòng)能量，提高其抵抗分離的能力以抑制分離。射流、渦流發(fā)生器等都是克服邊 界層分離的有效方法。但是大多數(shù)射流都需要額外氣源，而且組件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難 度大或加工量大。而渦流發(fā)生器多需要機(jī)械結(jié)構(gòu)件，當(dāng)邊界層沒有發(fā)生分離時(shí)，反而會(huì)對(duì)流 動(dòng)產(chǎn)生負(fù)面影響。生產(chǎn)中也常會(huì)遇到摻混物料的需求，已有的方法往往需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)構(gòu) 和動(dòng)力。
公開號(hào)為CN1165936的發(fā)明專利申請(qǐng)公開一種用于爐內(nèi)燃燒器及過熱空氣通道的旋流 葉片，包括一個(gè)具有根部及一個(gè)從葉片部件低壓側(cè)根部垂直伸出的延長部分的板狀葉片部件。 該延長部分可使葉片低壓側(cè)旋渦的形成和增長減小，且提高了流動(dòng)效率，降低了跨過葉片的 壓力損失。
公開號(hào)為CN1493407的發(fā)明專利申請(qǐng)公開一種平面螺線陶瓷整體旋流管，其旋風(fēng)子、排 氣管和2 10片螺旋進(jìn)氣導(dǎo)向葉片由陶瓷整體燒結(jié)而成，每片螺旋進(jìn)氣導(dǎo)向葉片盤旋在排氣 管上的旋轉(zhuǎn)角度為80° 100°，它克服了現(xiàn)有陶瓷單組管旋風(fēng)子內(nèi)壁錯(cuò)位使含塵氣流產(chǎn)生渦流 的弊病，加大了螺旋進(jìn)氣導(dǎo)向葉片的旋轉(zhuǎn)角度，增強(qiáng)了對(duì)含塵氣流的導(dǎo)向作用，因而使其制 成的立式陶瓷多管除塵器提高了除塵效率。
倪亞琴(倪亞琴.渦流發(fā)生器研制及其對(duì)邊界層的影響研究[J].空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào)，1995， 13 (1): 110-116)介紹了葉片式渦流發(fā)生器的造型、機(jī)理和對(duì)邊界層流動(dòng)控制的應(yīng)用。
以上能夠造成旋流的發(fā)生器都需要機(jī)械結(jié)構(gòu)件，有的本身結(jié)構(gòu)還很復(fù)雜，或需要?dú)庠刺?供初始空氣流動(dòng)，而且無法形成平行于平面或物體表面的旋流；而能對(duì)邊界層流動(dòng)進(jìn)行控制 的渦流發(fā)生器雖能達(dá)到目的，但對(duì)無分離的流動(dòng)也帶來負(fù)面的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的某些能夠形成旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的發(fā)生裝置所存在的結(jié)構(gòu)較為
3復(fù)雜，無法形成平行于平面或物體表面的旋流，而能對(duì)邊界層流動(dòng)進(jìn)行控制的渦流發(fā)生器雖 能達(dá)到目的，但對(duì)無分離的流動(dòng)也帶來負(fù)面影響等不足，提供一種結(jié)構(gòu)較為簡單，可在無氣 源的無孔平面壁上形成平行于平面或物體表面旋流的平面旋流發(fā)生器。
本實(shí)用新型設(shè)有底板和交流電源，在底板的上表面覆有至少4條上表面電極，在底板的 下表面覆有至少4條下表面電極，上表面電極和下表面電極均為呈同向彎曲的弧線狀的弧形 電極，上表面電極和下表面電極沿圓周方向呈成對(duì)等間距交錯(cuò)輻射狀排布；同一對(duì)弧形電極 的上表面電極和下表面電極的尺寸滿足以下關(guān)系/^〉Z)2，且^2>^和乃1一/)2>￡>2—(《+ 4); A為相鄰上表面電極之間的距離，￡>2為同一對(duì)電極的上表面電極與下表面電極相背的兩 側(cè)之間的距離，A為同一對(duì)電極的上表面電極的寬度，^為同一對(duì)電極的下表面電極的寬度； 各上表面電極電連接，各下表面電極電連接，各上表面電極和各下表面電極分別與交流電源 兩個(gè)輸出端電連接；在底板下表面與下表面電極上設(shè)有電介質(zhì)材料覆蓋層。
所述底板最好為絕緣電介質(zhì)平板，絕緣電介質(zhì)平板最好選自陶瓷平板、聚四氟乙烯平板 或環(huán)氧樹脂平板等；底板的厚度最好》0.5mm，上表面電極厚度最好為0.05 0.15mm，下表 面電極厚度最好為0.05 0.15mm。所述弧形電極最好為圓弧形電極。所述上表面電極和下表 面電極也可均為同向彎曲的其它曲線。
所述電介質(zhì)材料覆蓋層的厚度最好大于5倍下表面電極厚度，足以覆蓋下表面電極，并 防止電介質(zhì)材料層下方產(chǎn)生氣體放電。各弧形電極的末端距底板邊緣的距離最好〉10mm。
交流電源的輸出電壓最好為3 10KV，頻率最好為10 20KHz。
各上表面電極最好通過設(shè)在底板上表面的中心圓電極電連接，各下表面電極最好通過設(shè) 在底板下表面的中心圓電極電連接。
由于上表面電極和下表面電極是弧形曲線，且呈輻射狀排布，因此對(duì)確定的一對(duì)電極， D卜Z 2的值會(huì)因在不同部位取剖面而不同，在設(shè)計(jì)時(shí)A、 ^也可視電極條排布的具體情況而 改變，如靠近圓心處較細(xì)些，遠(yuǎn)離圓心處較寬些，但都必須滿足上述尺寸關(guān)系；所有的上表 面電極和下表面電極均為同向彎曲的弧線，弧線可取圓弧的一段，也可取其它曲線的一段， 但為了保證產(chǎn)生所需方向的旋流，各上表面電極和下表面電極必須具有相同朝向，而且只能 是圍繞底板中心單向彎曲。
本實(shí)用新型是一種大氣壓介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生旋流的裝置，當(dāng)在底板上表面電極和下表面 電極之間加載高壓交流電時(shí)，底板上表面發(fā)生氣體放電，產(chǎn)生定向氣流(參見圖3)。電介質(zhì) 材料覆蓋層的作用是防止底板的下表面也出現(xiàn)氣體放電。根據(jù)圖3的氣體放電產(chǎn)生定向流動(dòng)的原理，當(dāng)本實(shí)用新型放電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生平行于底板上表面且垂直于上表面電極和下表面電極 的流動(dòng)，從而在底板表面形成繞圓心的平面旋流(參見圖4和圖5)。本實(shí)用新型的旋流應(yīng)用
的場合可以很多，例如可用于流動(dòng)邊界層的主動(dòng)控制，也可用于微細(xì)顆粒狀物體的摻混，等 等。
本實(shí)用新型形成無源旋流的原理是利用絕緣電介質(zhì)平板上下電極條之間的大氣壓介質(zhì)阻
擋放電產(chǎn)生定向流動(dòng)的氣流自然形成平行于平板的旋流。其突出優(yōu)點(diǎn)是(l)可方便地改變旋 流強(qiáng)度，當(dāng)需要改變旋流強(qiáng)度時(shí)，只需改變加載電源的輸出電壓或頻率；(2)組成結(jié)構(gòu)簡單， 制作方便，在產(chǎn)生旋流的表面不需要形成旋流的機(jī)械結(jié)構(gòu)；(3)旋流的方向由上表面電極和下 表面電極的弧形彎曲方向及其交錯(cuò)排布方式所決定，可形成逆時(shí)針或順時(shí)針方向的平面旋流； (4)不需要額外氣源，也不需要泵和管道等機(jī)械部件；(5)可根據(jù)對(duì)旋流強(qiáng)度的需求，通過調(diào)整 上表面電極和下表面電極的布置尺寸、彎曲形狀和選擇底板材料設(shè)計(jì)。其技術(shù)效果是能夠在 無氣源的無孔平面壁上產(chǎn)生平行于壁面的旋流，旋流的流量和速度可方便地通過改變電源參 數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型的使用方法可將本實(shí)用新型布置在物體表面需要平面旋流的地方，將其附 著于物體表面。
本實(shí)用新型可在常壓環(huán)境下工作，所用高壓交流電源可采用市售產(chǎn)品。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為圖1的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例依據(jù)的大氣壓介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生定向氣流的示意圖。在圖3中， 放電引起的氣流方向?yàn)镻。
圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1工作時(shí)形成平面旋流(逆時(shí)針方向)的示意圖。 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2工作時(shí)形成平面旋流(順時(shí)針方向)的示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
參見圖1 4，本實(shí)用新型設(shè)有底板1和高壓交流電源V，底板l為絕緣電介質(zhì)平板，在 底板1的上表面和下表面均勻覆有9對(duì)弧形上表面電極2和下表面電極3，上表面電極2和 下表面電極3均呈弧線狀，沿圓周方向呈成對(duì)等間距交錯(cuò)輻射狀排布。從圖2上看，同一對(duì) 弧形電極的上表面電極和下表面電極的尺寸為A〉"2，且/)2>^和A—D2>D2—W+tfe)，
5A為相鄰上表面電極2之間的距離，D2為同一對(duì)弧形電極的上表面電極2與下表面電極3相 背的兩側(cè)之間的距離，4為同一對(duì)弧形電極的上表面電極2的寬度，^為同一對(duì)弧形電極的 下表面電極3的寬度；所有電極的弧線均為相同的半圓弧線，半圓弧的直徑為35mm， =lmm;底板直徑為90mm，其上下表面的中心圓形電極內(nèi)徑均為10mm，寬度為lmm。由 于上表面電極和下表面電極分別與上下表面中心圓形電極條相切，且呈輻射狀排布，因此從 中心圓形電極順弧形電極條的彎曲方向，Z)b ^2是逐漸增大的，直至末端部，D2=5mm。各 上表面電極2電連接，各下表面電極3電連接，再與高壓交流電源V的兩個(gè)輸出端電連接。 實(shí)際應(yīng)用時(shí)i^， D2，《，&等的具體尺寸可根據(jù)需要給定，但必須滿足上述規(guī)定的各尺寸間 的關(guān)系。上述中心圓形電極可縮成一個(gè)直徑較小的圓斑。
底板1選自陶瓷平板、聚四氟乙烯平板或環(huán)氧樹脂平板。底板1的厚度/f^0.5mm，弧 形的上表面電極2厚度&為0.05 0.15mm，弧形的下表面電極3厚度/ 2為0.05 0.15mm。
在底板1下表面與下表面電極條上設(shè)有電介質(zhì)材料覆蓋層4，電介質(zhì)材料覆蓋層4的厚 度/z大于5倍下表面電極3厚度&，足以覆蓋下表面電極3，并防止電介質(zhì)材料覆蓋層、4下 方出現(xiàn)氣體放電現(xiàn)象。
各弧線電極的末端距底板1邊緣的距離〉10mm。
高壓交流電源V的輸出電壓為3 10 KV，頻率為10 20KHz。
當(dāng)電路接通時(shí)，同對(duì)電極中的上表面電極2靠下表面電極3的一側(cè)發(fā)生氣體放電現(xiàn)象， 使得底板l上表面的空氣向下表面電極一側(cè)流動(dòng)(參見圖3)，從而在底板1上表面產(chǎn)生平行 于板面的逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)氣流(參見圖4，箭頭指向方向S為氣流旋轉(zhuǎn)方向)。
實(shí)施例2
參見圖5，底板1直徑為100mm，厚度//》0.5mm。上表面電極2和下表面電極3均為 圓弧段，分成3圈均勻排布在底板1兩側(cè)。各圈上表面電極2和下表面電極3分別與一個(gè)圓 形電極電連接。各圈上的上表面電極2和下表面電極3沿圓形電極上下交錯(cuò)排布。底板l的 上表面的內(nèi)圈圓形電極21的內(nèi)徑為20mm，中間圈圓形電極22的內(nèi)徑為45mm，外圈圓形電 極23的內(nèi)徑為70mm。底板1的下表面的內(nèi)圈圓形電極31的內(nèi)徑為10mm，中間圈圓形電極 32的內(nèi)徑為35mm，外圈圓形電極33內(nèi)徑為60mm。所有電極2、 3、 21、 22、 23、 31、 32、 33的寬度均為lmm。上表面電極2和下表面電極3均為半徑為8mm的圓弧段，A由各圈電 極的對(duì)數(shù)決定，D2 =3.5mm。當(dāng)發(fā)生器工作時(shí)，將在底板1上表面產(chǎn)生順時(shí)針方向的平面旋 流，圖5中的箭頭指向Q為旋流的方向。
權(quán)利要求1.一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于設(shè)有底板和交流電源，在底板的上表面覆有至少4條上表面電極，在底板的下表面覆有至少4條下表面電極，上表面電極和下表面電極均為呈同向彎曲的弧線狀的弧形電極，上表面電極和下表面電極沿圓周方向呈成對(duì)等間距交錯(cuò)輻射狀排布；同一對(duì)弧形電極的上表面電極和下表面電極的尺寸滿足以下關(guān)系D1＞D2，且D2＞d1和D1-D2＞D2-(d1+d2)；D1為相鄰上表面電極之間的距離，D2為同一對(duì)電極的上表面電極與下表面電極相背的兩側(cè)之間的距離，d1為同一對(duì)電極的上表面電極的寬度，d2為同一對(duì)電極的下表面電極的寬度；各上表面電極電連接，各下表面電極電連接，各上表面電極和各下表面電極分別與交流電源兩個(gè)輸出端電連接；在底板下表面與下表面電極上設(shè)有電介質(zhì)材料覆蓋層。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于所述底板為絕緣電介質(zhì)平板。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于絕緣電介質(zhì)平板選自陶瓷 平板、聚四氟乙烯平板或環(huán)氧樹脂平板。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于底板的厚度》0.5mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于所述弧形電極為圓弧形電極。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于上表面電極厚度為0.05 0.15mm,下表面電極厚度為0.05 0.15mm。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于所述電介質(zhì)材料覆蓋層的 厚度大于5倍下表面電極厚度。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于各弧線電極的末端距底板 邊緣的距離〉10mm。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于交流電源的輸出電壓為3 10kV，交流電源的頻率為10 20kHz。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種無源平面旋流發(fā)生器，其特征在于所述各上表面電極電連 接是通過設(shè)在底板上表面的中心圓電極電連接；所述各下表面電極電連接是通過設(shè)在底板下 表面的中心圓電極電連接。
專利摘要一種無源平面旋流發(fā)生器，涉及一種發(fā)生器。提供一種結(jié)構(gòu)較為簡單，可形成平行于平面或物體表面旋流的平面旋流發(fā)生器。設(shè)有底板和交流電源，在底板上、下表面分別覆有至少4條上、下表面電極，上、下表面電極均為呈同向彎曲的弧線狀的弧形電極，上、下表面電極沿圓周方向呈成對(duì)等間距交錯(cuò)輻射狀排布；各上表面電極電連接，各下表面電極電連接，各上表面電極和各下表面電極分別與交流電源兩個(gè)輸出端電連接；在底板下表面與下表面電極上設(shè)有電介質(zhì)材料覆蓋層。
文檔編號(hào)F15D1/00GK201396345SQ20092013861
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者麒 林, 沈錦明, 波 潘, 黃印陽 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)