纳秒放电诱导回流流动模式的起源及其发展准则

由火花放电产生的非平衡等离子体引发化学、热和流动动力学效应，这些效应在诸多应用中具有益处，例如等离子分解、等离子辅助燃烧和等离子流体控制。among 流动动力学效应，涡旋尤其感兴趣，因为它增强了放电产物与周围环境的混合，并加速了内核的冷却。本文对空气中纳秒放电产生的涡旋进行了全面检视。通过对能量在纳秒脉冲期间沉积于电极间体积中所导致的blast wave的计算流体动力学仿真，我们分析了 post 放电期间涡旋的各种来源。发现非均匀的冲击波前强度是涡旋的主要推动力。其他来源，例如 barocline torque，在解释整体回流模式方面起次要作用。此外，也研究了放电冷却机制。根据放电参数（如电极间隙、初始内核温度或重复脉冲频率），对冷却制度及其效率进行了分类。最后，引入一种基于物理的、无量纲的数值 PI*，即初始内核温度与环境温度之比。数值分析表明，回流和非回流流动模式之间的转变发生在 PI* 约为 10 时。该准则经实验和文献中来自实验和数值结果的验证。