对流场进行有效操控具有重要的应用价值,新型流动控制技术的研究对于改善飞行器的气动性能、提高飞行器的安全性和可操作性具有重要意义。作为一种新兴的主动流动控制技术,火花放电合成射流越来越受到众多研究人员的关注。激励器本身是火花放电合成射流技术发展的核心,其设计水平和工作性能决定了火花放电合成射流技术的应用方向和应用效果,而激励器出口构型和环境压力是影响激励器工作性能的两个重要因素。火花放电合成射流融合了合成射流与等离子体激励器两者的优势,克服了常规等离子体激励器诱导气流速度较低的不足,因而在高速流动控制如激波控制方面表现出良好的应用前景。本文采用数值模拟与实验研究相结合的方法,对静止和超声速条件下火花放电合成射流激励器的工作特性及其在激波控制方面的应用进行了研究。本文的研究内容主要体现在以下几个方面:(1)将火花放电的物理效应等效为气体焦耳加热的过程,通过在能量方程中引入能量源项,建立了火花放电合成射流唯象仿真模型并进行了静止空气中单次能量沉积过程火花放电合成射流的唯象模拟。提出将火花放电合成射流对外界流场的动能和热能注入分别作为表征射流“冲击效应”和“热效应”的参数,研究表明在单次放电条件下射流建立的自维持振荡过程中,射流动能和热能主要集中于主射流阶段且射流的“冲击效应”相比“热效应”衰减更快,在一个大气压下激励器总的能量转化效率约为2.3%。进一步研究了收缩出口结构和环境压力对激励器工作性能的影响。(2)利用唯象模型对火花放电合成射流与超声速主流相互干扰特性进行了研究,研究表明火花放电式合成射流凭借其较高的射流动能,可以在超声速流场中产生强烈扰动,使得平板边界层流动破坏,流动出现分离与再附,流场中产生较强的激波结构。随着射流的喷出,激励器上游分离区和流场中激波呈先增强后减弱的趋势,激波由弓形激波逐渐弱化为斜激波。并且随着放电能量的增加射流与主流的动量通量比增大,射流的干扰和控制能力显著增强。(3)采用实验方法进行了三电极高能火花放电合成射流控制尖劈斜激波的研究,实验在来流马赫数为2的超声速静风洞中进行,采用高速阴影系统对控制流场进行了观测。研究表明,三电极高能火花放电合成射流对尖劈斜激波的控制效果显著,可以实现斜激波的减弱和部分消除,射流对斜激波的作用持续时间约为230μs。(4)针对前文研究中发现的超声速条件下激励器回填速率较慢的问题,开展了一种新型动压式火花放电合成射流激励器的数值仿真研究,并进一步对新型动压式激励器的结构进行了优化,研究表明新型激励器相比传统激励器腔体回填过程明显改善,新型激励器的活力更强、工作性能更加强健。