Charakterisierung der Ionenwindgeschwindigkeit

Wenn ein starkes elektrisches Feld zwischen einem scharfen Gegenstand mit hoher Spannung und einer geerdeten Elektrode in einem Gasmedium erzeugt wird, bildet sich in der Nähe der Spitze des scharfen Gegenstands eine Korona, wodurch das Gasmedium in Bewegung gesetzt wird. Die aktuelle Studie berichtet über das Strömungsverhalten eines einstufigen Ionenwindgenerators mit und ohne angeschlossener Düse. Ionenwinde wurden selten quantitativ gemessen, da herkömmliche Velocimeter (z., Staurohre) haben Schwierigkeiten, ihre niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten zu erkennen. Darüber hinaus sind Seed-basierte Messtechniken (z.B. Partikelbild-Velocimetrie) durch die Möglichkeit der elektrischen Aufladung des Strömungs-Seeds kompliziert. In der vorliegenden Studie erhalten wir daher das Geschwindigkeitsprofil an der Austrittsebene eines geschlossenen Pin-to-Ring-Ionenwindgenerators unter Verwendung von zwei Techniken, um unsere Ergebnisse zu validieren: (1) Partikelbild-Velocimetrie stromabwärts der ladungshaltigen Region und (2) Heißdraht-Anemometrie. Die Geschwindigkeitsprofile zeigen konsistent, dass ein Pin-to-Ring-Ionen-Windgenerator ein Geschwindigkeitsfeld mit einem Defizit in seinem Kern erzeugt. Die Geschwindigkeiten sind empfindlich gegenüber der Elektrodenausrichtung und folglich ist es schwierig, symmetrische Profile zu erzeugen. Die Ergebnisse zeigen auch, dass nur eine geringfügige Geschwindigkeitssteigerung erreicht werden kann, indem den Elektroden eine konvergierende Düse nachgeschaltet wird.

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