Modeling of an improved positive corona thruster and actuator
在这项工作中，我们将执行一个积极的电晕放电在氮气中的模拟，使用两种不同的非对称电容器的几何形状。这项工作代表了对以前的工作的改进，以实现更高的离子风速以及更强的静电推进力的所有涉及的电极。在我们的模型中，使用的正离子源是一个小直径的导线，它产生一个积极的电晕放电在氮气直接接地（或带负电荷）的电极。通过应用流体动力学和静电理论，所有的流体动力学和静电力的考虑的几何形状上的作用将被计算，试图证明新开发的几何形状的更大的性能。
2012-02-21 physics.plasm-ph
Empirical Model for Discharge Current and Momentum Injection in Dielectric Barrier Discharge
介质阻挡放电（DBD）等离子体激励器具有不对称的直边电极结构，产生无运动部件的壁约束射流。库仑力和流体运动之间的相互作用作为DBD参数的函数的机制描述仍然不清楚。本文提出了一种实验研究的DBD致动器，包括电流与微放电，等离子体体积，和壁射流动量的范围内的AC频率（0.5 - 2 kHz）和峰-峰电压高达19.5 kV。放电电流测量具有高的时间分辨率，等离子体体积的特征在于光学，和由DBD壁射流引起的动量计算的基础上测量的轴向速度下游的致动器使用定制的皮托管。放电电流分析表明，正负半周期之间的不对称性，两个电流产生的经验拟合系数的幂律关系。等离子体长度与电压成线性关系，等离子体体积与电压成二次方关系。虽然等离子体长度在较高的频率下达到一个渐近值，但由于电离区高度的增加，等离子体体积也会增加。在一个简单的2D配置中，DBD壁射流动量显示出近线性的依赖关系与放电电流的电压和频率的范围内考虑在这项工作中。所提出的经验模型的特点DBD壁射流动量和放电电流的基础上，只有交流输入。通过对等离子体体积的估计，该模型可以用于确定更真实的数值模拟边界条件。
2020-12-03 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Production of high-quality plasma discharges via real-time control of plasma current ramp-up using neutral gas injection in Aditya-U tokamak
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute (HBNI)（霍米·巴巴国家研究所）
研究如何控制托卡马克中等离子体电流上升，核心方法是在电流上升时适时适量注入燃料气体并基于实时测量用DSP控制器控制，主要贡献是能让等离子体电流按期望速率上升实现成功启动和稳定放电。
2026-07-07 physics.plasm-ph
The ElectroHydroDynamic force distribution in surface AC Dielectric Barrier Discharge actuators: do streamers dictate the ionic wind profiles?
我们表明，时空电流体动力学（EHD）的生产力在表面交流介质阻挡放电（AC-DBD）致动器的强烈影响的流光制度在正相和微放电制度在负相。集中在空间EHD力的配置文件，我们证明了离子风的空间分布只能解释的流光制度的积极贡献。最大离子风的位置被发现是直接与最大伸长率的流光在几毫米从暴露的电极。在AC-DBD操作的正相和负相中，残余体积和表面电荷再次与流光形成和后燃相关联，导致各种正EHD力区域，当在一个AC周期中时间平均时，有助于实验观察到的诱导薄壁射流的产生。通过对我们的数值结果的详尽阐述，我们提供了EHD力时空演化的说明性解释，展示了流光的重要性，并与实验相比，检索了离子风空间分布的正确表示。
2021-03-24 physics.app-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
EHD ponderomotive forces and aerodynamic flow control using plasma actuators
本文提出了一个描述大气压均匀辉光放电等离子体（OAUGDP $^{\circledR}$）时空发展的自洽二维流体模型。带电物种N $_2^+$，N $_4^+$，O $_2^+$，O $_2^-$和电子的连续性方程求解耦合到泊松方程，受到适当的边界条件。它使用Patankar $^{\cite{Patankar}}$提出的算法。在流体力学假设下，通过求解电子的齐次玻尔兹曼方程，得到了大气压下电子的输运参数和速率系数。操作变量作为时间的函数获得：电流;表面电荷累积在电介质表面上;存储器电压和控制放电的气体电压。同时也得到了电场的空间分布、电荷粒子的布居数、有质动力和气体速度。
2005-12-09 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Development of an interactive code for quick data analyses between STOR-M tokamak experimental plasma discharges
Saskatchewan Torus-Modified（STOR-M）是一个小型托卡马克装置，以各种与聚变相关的基础实验研究而闻名，如边缘湍流加热，不同的不稳定性，AC（交流电）托卡马克操作，通过电极偏置的欧姆H模式触发，通过紧凑环（CT）注入的燃料和动量注入，以及共振磁扰动（RMP）的影响等。这些实验中的一些需要通过EFIT或实验期间的实验数据的快速分析和可视化来实时可视化磁表面重建。最近在STOR-M托卡马克装置上进行了测地声学模（GAM）和带状流的实验研究。GAM实验强烈要求从安装在不同极向位置但在相同磁表面上的不同朗缪尔探针收集波动数据。这是需要调整放电之间的径向位置。因此，重要的是在放电期间快速分析和可视化所有探头数据的特征。为此，开发了Python代码，用于快速分析数据。本文将详细描述使用Python开发代码及其用法。
2022-06-16 physics.plasm-ph
Post-Disruptive Runaway Electron Beam in COMPASS Tokamak
对于ITER相关的逃逸电子研究，如抑制，缓解，终止和/或控制逃逸束流，获得失控后的电子中断是重要的。在本文中，我们报告的第一个实现放电后分裂逃逸电子束，题为“逃逸平台”，在COMPASS托卡马克。失控平台是由大量的氩气注入产生的。几乎所有的中断与失控的电子平台发生在等离子体电流斜升阶段。在各种参数下比较了有平台和无平台的Ar注入放电。放电的Parametrisation表明，COMPASS中断满足失控高原发生的重要参数范围。这些参数包括电子密度、电场、击穿速度、有效安全系数、最大电流猝灭电场。除了这些典型的参数，等离子体电流值之前的大量气体注入令人惊讶地证明是重要的。
2015-03-10 physics.plasm-ph
A numerical analysis of the impact of gas pressure and dielectric material on the generation of body force in an air gas plasma actuator
University of Mazandaran（马赞德兰大学）；Kharazmi University（哈拉兹米大学）；Comenius University（科马尔图斯大学）
本研究通过数值分析探讨了气体压力和介电材料对等离子体激励器中体力生成的影响，旨在优化等离子体技术用于流动控制。
2024-04-20 physics.app-ph physics.plasm-ph physics.soc-ph
Modeling of chemical processes in the low pressure capacitive RF discharges in a mixture of Ar/C2H2
我们研究了电容13.56 MHz放电性能的Ar/C2 H2的混合物考虑到等离子体化学和重烃的生长的属性。一个混合模型，结合动力学描述的电子运动和流体方法的负和正离子的传输和等离子体化学过程。观察并分析了在氩气中注入5.8%乙炔时等离子体参数的显著变化。我们发现混合物的电负性约为30%。带负电荷和带正电荷的重质烃的密度足够大以成为用于在放电体积中形成纳米颗粒的前体。
2008-09-12 physics.plasm-ph
Filamentary Surface Plasma Discharge Flow Length and Time Scales
纳秒表面介质阻挡放电（ns-SDBD）是一类等离子体致动器，其利用两个表面安装的电极之间的纳秒持续时间的高压脉冲来产生空气的电击穿以及快速加热。这些致动器在高脉冲频率下工作时通常会产生多个细丝，并且快速加热会导致激波和复杂流场的形成。在这项工作中，我们复制了一个单一的细丝的ns-SDBD和特征的诱导流使用粒子图像测速和密度测量从背景导向纹影的速度测量。放电是由丙烯酸基底上的两个铜电极之间的高压电脉冲产生的。热气核表征了靠近电极形成的流场，其随着时间的推移而膨胀和冷却，以及涡环，其远离表面传播，同时夹带冷的环境流体。内核内的气体密度赤字随时间呈幂律衰减。根据观测结果，我们建立了一个基于涡驱动冷却的简化理论模型，并进行了标度分析，以获得诱导流长度和时间尺度。结果表明，冷却过程的时间尺度与涡环的环流时间尺度相对应，核的长度尺度与涡环半径相对应。这些研究结果可以指导选择最佳的灯丝间距和脉冲频率的设计，部署和操作的纳秒表面介质阻挡放电（ns-SDBDs）的流量控制。
2020-10-16 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Predicting core transport in ITER baseline discharges with neon injections
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；General Atomics（通用原子能公司）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Proxima Fusion
通过氖注入预测ITER基准放电核心输运，确定兼容窗口以匹配磁屏障保护目标。
2025-12-29 physics.plasm-ph
Airfoil Roll Control by Bang-Bang Optimal Control Method with Plasma Actuators
针对辉光放电等离子体激励器的实际问题，即激励状态有限且气动控制性能瞬时变化的问题，提出了一种开关最优控制方法.因此，本说明的主要贡献是将飞行控制与主动流动控制结合起来，特别是对等离子体作动器。风洞实验验证了等离子体的流动控制效果，实验结果表明等离子体的流动控制能力是有限的。流动控制效果仅在接近失速的俯仰角处明显。然而，飞行控制模拟表明，即使是这些小的等离子体诱导滚转力矩可以令人满意地完成机动任务，并满足飞行品质规范。此外，挥发性等离子体引起的滚转力矩的干扰可以被拒绝。因此，所提出的bang-bang控制方法是一个有前途的候选等离子体执行器的控制设计方法。
2012-04-11 physics.plasm-ph physics.pop-ph
Microstability analysis of pellet fuelled discharges in MAST
反应堆级等离子体很可能通过弹丸注入来提供燃料。这种技术瞬时扰动的轮廓，驱动的密度分布空心和平坦的边缘温度分布。在颗粒扰动之后，密度和温度分布朝着它们的准稳态形状松弛。微不稳定性影响等离子体约束，并将发挥作用，在确定弹丸燃料等离子体中的配置文件的演变。本文介绍了弹丸燃料H模MAST等离子体的微观稳定性分析。利用MAST汤姆逊散射系统的独特功能以及八个激光器与弹丸注入同步的可能性，我们能够以高的时间和空间分辨率测量弹丸后电子密度和温度分布的演变。这些配置文件，连同使用电荷交换诊断测量的离子温度曲线，被用来产生适合于微稳定性分析的平衡颗粒注射引起的平衡变化。这种分析，使用本地gyrokinetic代码GS 2进行，揭示了微稳定性的性质是非常敏感的密度和温度分布，这也改变碰撞性和β e显着的区域中的快速和大的瞬态漂移最强烈的影响由弹丸烧蚀。
2014-04-10 physics.plasm-ph
Precision Air Flow Control via EHD Actuator: A Co-simulation and Control Design Case Study
本研究提出一种DBD等离子体执行器，利用EHD体积力产生科恩达射流以增强气流，通过ADRC控制策略实现精密气流控制，并在COMSOL与Simulink协同仿真中验证了其性能优于PID。
2024-02-09 cs.SY eess.SY physics.flu-dyn
Neural network predictions of plasma confinement loss in Wendelstein 7-X pellet-fueled discharges
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；SUNY Cortland（纽约州立大学科特兰分校）；MIT Plasma Science and Fusion Center（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）
本研究开发数据驱动模型，预测W7-X弹丸加料放电中等离子体失去增强约束的剩余时间，模型预测精度达90%以上且评估迅速，可用于优化弹丸注入的实时控制系统。
2026-08-20 physics.plasm-ph
Interactions between flow fields induced by surface dielectric barrier discharge arrays
本研究利用纹影成像、PIV和流体模拟分析了SDBD系统诱导的流场，发现不同电极配置对流场影响显著，其中扩展涡旋结构能增强气体混合，解释了该系统对VOCs的高转化率。
2023-07-28 physics.plasm-ph
Operation above the Greenwald density limit in high performance DIII-D negative triangularity discharges
研究在 DIII-D 负三角位形放电中实验获得接近 2 倍 Greenwald 密度的高性能运行，并揭示边缘梯度与压强标长坍缩是密度极限的关键前兆。
2025-03-13 physics.plasm-ph
Gasdynamic Flow Control by Superfast Local Heating in a Strongly Nonequilibrium Pulse Plasma
本文综述了近年来在高度非平衡脉冲等离子体中利用放热进行气动流动控制的研究工作。主要的注意力是基于气体的超快（在大气压下的纳秒时间尺度上）局部加热的效果，因为目前在使用气体放电的高速流量控制中的主要成功与这种热效应相关联。详细考虑了控制放电与气流相互作用的物理机制。第一部分简要介绍了等离子体空气动力学中脉冲局部能量沉积的最流行的方法：纳秒表面阻挡放电，脉冲火花放电，和纳秒/飞秒激光放电。在这些放电中实现的高电场，以及在放电等离子体的衰减过程中，空气的超快加热的机制进行了分析。评论的第二部分包含了许多等离子体控制气体动力学流动的例子。超音速物体前方激波形态的控制及其轨迹的控制;准定态分离流和分离层的控制;层流-紊流过渡的控制;大迎角下边界层静态和动态分离的控制;以及等离子体激励器在各种天气条件下的操作;和等离子体作为飞行物防冰工具的应用。
2020-06-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Electrohydrodynamic wind generation in planar DBDs: role of electrode symmetry and geometry
University of Mazandaran（马赞德兰大学）；Comenius University（科梅尼斯大学）
研究大气压下SDBD等离子体致动器的EHD相互作用，用对称环形致动器表征离子风，研究电极直径和厚度对风速影响，实验与模拟结合，给出优化配置及最大风速，揭示离子风性能与副产物生成权衡，为相关应用提供指导。
2026-07-14 physics.app-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
The role of flow field dynamics in enhancing volatile organic compound conversion in a surface dielectric barrier discharge system
本文研究了表面介质阻挡放电诱导流场与VOC气体转化的关系，发现16-22 mm间隙处涡旋结构与转化率峰值相关，揭示了流动力学对等离子体气体转化的增强作用。
2024-05-03 physics.plasm-ph
Model-based electron density profile estimation and control, applied to ITER
在当代的磁约束装置中，密度分布用干涉仪感测并且用反馈控制的气体注入和开环颗粒注入来致动。这与ITER和DEMO的密度控制不同，后者将主要依赖于作为反馈控制中的致动器的弹丸注入。本文介绍了最近的发展，状态估计和控制的电子密度分布的ITER使用相关的传感器和执行器。作为第一步，汤姆逊散射包括在现有的动态状态观测器。其次，模型预测控制被开发为一种策略，以调节密度分布，同时避免与总密度（格林沃尔德极限）或密度分布梯度（例如，新古典杂质传输）相关联的限制。仿真结果表明，高质量的密度分布估计可以实现与汤姆逊散射和控制器是能够调节所需的分布。
2021-10-28 cs.SY eess.SY physics.plasm-ph
Experimental and Numerical Investigation of Corona Discharge Induced Flow on a Flat Plate
对平面电晕放电在壁面边界层区域引起的电流体动力学（EHD）流动进行了实验研究和多物理场计算。EHD现象具有许多潜在的工程应用，其优化需要对离子和流动输运机理的理解。电晕EHD致动器由位于壁面边界层中的两个电极组成，产生EHD驱动的壁面射流。改变电极之间的施加电压，并测量电荷密度和流场中的所产生的效果。恒流热线风速仪用于测量速度剖面。靠近壁面的气流形成射流，最大速度为1.7 m/s，能量转换效率约为2%。速度在法向急剧减小。多物理场数值模型耦合离子输运方程和纳维-斯托克斯方程求解电场、电荷密度和流场的时空分布。数值计算结果与实验数据相吻合，为质量、电荷和动量输运现象提供了新的见解。EHD驱动流动可应用于流动控制策略和新型颗粒收集器的设计。
2019-06-24 physics.app-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
N2-H2 capacitively coupled radio-frequency discharges at low pressure. Part I. Experimental results: effect of the H2 amount on electrons, positive ions and ammonia formation
N2与H2的混合导致与纯N2和H2等离子体放电非常不同的等离子体。因此，提出了涉及导致氨（NH3）形成的过程的许多问题。这项工作的目的是更好地表征电容耦合射频等离子体放电在N2与H2（高达5%），在低压力（0.3至1毫巴）和低耦合功率（3至13 W）的几倍。实验测量和数值模拟进行。为了清楚起见，我们将结果分为两个互补部分。实际的一个（第一部分），介绍了实验测量的细节，而第二个重点是模拟，一个混合模型结合了2D流体模块和0 D动力学模块。用谐振腔法测量电子密度。它的变化范围为0.4至5e 9 cm-3，对应的电离度为2 e-8至4 e-7。氨密度通过结合IR吸收和质谱进行定量。它随H2的量线性增加（在5%H2时高达3e 13 cm-3）。相反，它是恒定的压力，这表明表面过程的氨的形成占主导地位。正离子通过质谱法测量。含氮离子通过注入H2而被氢化，一旦H2的量大于1%，N2 H+就成为主要离子。压力的增加导致由离子（或自由基）-中性碰撞形成的二次离子（例如：N2 H+、NH 4+、H3+）的增加，而耦合功率的增加有利于由直接电离形成的离子（例如：N2+、NH3+、H2+）。
2021-03-08 physics.plasm-ph
Quantitative schlieren imaging coupled with inverse Abel transformation for flow field studies in a cylindrical surface DBD
University Sorbonne Paris Nord（索邦巴黎北大学）
研究圆柱表面介质阻挡放电流场，采用定量纹影成像与逆阿贝尔变换相结合的方法，记录流场参数，识别出相关温度和密度极值，揭示流场扰动，表明电流体动力学效应主导流场，凸显该定量纹影技术在介质阻挡放电研究中的重要性。
2026-07-22 physics.plasm-ph
Mitigation of plasma-wall interactions with low-Z powders in DIII-D high confinement plasmas
在DIII-D高约束放电中进行低Z粉末注入的实验表明，偏滤器耗散和分离增加，同时保持良好的堆芯能量约束。锂（Li）、硼（B）和氮化硼（BN）粉末在高约束模式等离子体（$I_p=$ 1 MA、$B_t=$ 2 T、$P_{NB}=$ 6 MW、$\langle n_e\rangle=3.6-5.0\cdot10^{19}$ m $^{-3}$）中以3-204 mg/s的恒定速率注入上部小角缝（SAS）偏滤器2秒间隔。在54 mg/s的速率下的多物种BN粉末显示出偏滤器中性压缩的最显著增加超过一个数量级，并且持久脱离，其中存储的磁能$W_{mhd}$轻微降低5%。204 mg/s的氮化硼粉末的速率进一步降低偏滤器上的ELM通量，但由于$n=2$撕裂模式的开始，也导致约束性能下降24%。粉末的应用还显示了壁条件的显著改善，表现为响应于非再循环材料的累积注入而减少的壁加燃料源和固有碳和氧含量。结果表明，低Z粉末注射，包括混合元素化合物，是一种很有前途的新的核心边缘兼容技术，同时使偏滤器分离，并改善高约束操作过程中的壁条件。
2022-08-16 physics.app-ph physics.plasm-ph
Model comparison of DBD-PA-induced body force in quiescent air and separated flow over NACA0015
采用Suzen-Huang（S-H）模型和漂移扩散（D-D）模型对介质阻挡放电等离子体激励器（DBD-PA）诱导的等离子体流动进行了数值模拟。研究了连续激励下静止空气绕平板的诱导流动以及PA在NACA 0015分离流中的猝发激励流动控制效果。在对比研究中，首先研究了静止场中的体积力场和诱导速度场，以了解单个放电周期内的空间差异和时间差异。D-D体积力是用暴露电极的齐平安装和凸出配置计算的，其在峰-峰交流电压为7 kV和10 kV下操作。D-D模型在交流电源的正向相位产生瞬时更高的体积力，但激活的流动区域小于Dc = 0.0117的S-H模型，这是由预先在7 kV下的实验给出的。D-D凸起情况下7 kV时下游流场的局部诱导速度与实验结果吻合最好。在Dc = 0.0117的S-H情况下，最大平行壁诱导速度与实验结果一致，但不同流动结构的局部诱导速度相对较高。在迎角为12 °、雷诺数为63000的翼型过失速流动中，D-D鼓包模型在7 kV下具有与Dc = 0.16的S-H模型大致相同的前缘吸力增强和再附着促进效果，这在以前已被证明是足够高的以实现控制性能。
2020-12-10 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
