离子风效应的研究与应用综述*

邓煜生 徐春龙 余小林 南凯威

长安大学 陕西 西安 710021

引言

离子风又称为电晕风，是高压电晕放电时的特殊现象。电晕放电是在电极边缘曲率较大处，电场强度达到临界场强时电离空气而产生的自持放电的现象。在电晕电离空气的过程中引发“电子雪崩”导致空气流动，形成“离子态”的风称为离子风。离子风效应最早于1709年Hauksbee首次发现，此后法拉第、麦克斯韦等科学家进行了大量的研究。直到2006年Chattock[1]通过实验，总结形成了初步的离子风效应理论。近年来，随着离子风效应研究的不断深入，其在除尘、干燥控制、制冷器以及空气推进器等领域的应用更加广泛。本文综述了近年离子风效应及性能、离子风效应的应用、发展前景和应用中存在问题的相关研究，提出了解决方案并对其未来的发展前景进行了展望。

图1 “针-板”电极结构放电示意图

1 离子风效应理论研究

随着离子风在除尘、强化散热、干燥控制及空气推进器等领域的应用越来越广泛，如何充分发挥离子风性能成为科研工作者们研究的热点。1899年，Warburg[2]提出“单针-板”电极结构下，得到两个电极之间形成离子风时的电流密度分布经验公式并通过实验得到当针电极为正的高压时m=4.82，在给针电极为负的高压时m=4.65。其中，“针-板”电极间的放电形式，如图1。

图2 正电晕放电原理图

1959年，Stuezer[3]通过研究发现离子风产生的压力与电晕放电时电子的迁移率、电流和电场强度有关，压力的增长与迁移率成反比，与电流电场强度成正比。……