高空螺旋桨等离子体流动控制的地面缩比实验模拟方法_2

文档序号:9215384阅读:来源:国知局
等离子体激励器通过安装在所述地面缩比螺旋桨桨毂处的滑 环连接到所述模拟等离子体激励器的激励电源。
[0034] 进一步的,表面介质阻挡放电等离子体诱导流场是由表面介质阻挡放电等离子体 激励器产生的空气射流或冲击波。
[0035] 进一步的,所述表面介质阻挡放电等离子体激励器是一种通过空气放电产生等离 子体的设备,由暴露电极、植入电极和介质阻挡层组成,所述暴露电极和植入电极分别粘贴 在所述介质阻挡层的上下两面;所述暴露电极暴露在空气中,与所述激励电源的高压端相 连接;所述植入电极表面包裹有绝缘材料,与空气隔绝,与地线相连接。
[0036] 进一步的,所述激励电源是为表面介质阻挡放电等离子体激励器提供放电能量的 电源,可以是高压交流电源或高压脉冲电源;所述激励电源的高压端和所述等离子体激励 器的暴露电极连接,激励电源的低压端和所述等离子体激励器的植入电极连接,同时接地。
[0037] 进一步的,所述高空是指距离地面大于1千米的空域。
[0038] 进一步的,所述高空螺旋桨是指飞行高度大于1千米的螺旋桨。
[0039] 进一步的,所述地面风洞是不具有气压调节、温度调节功能的地面风洞。
[0040] 本发明的有益效果为:
[0041] 本发明所述方法利用地面常规设备模拟等离子体控制螺旋桨在高空低气压条件 下的流场结构,用于研宄、评估等离子体对高空螺旋桨的流动控制效果,其利用常规地面风 洞开展,具有成本低、推广性好等优势。
【附图说明】
[0042] 图1表面介质阻挡放电等离子体激励器立体结构示意图;
[0043] 图2表面介质阻挡放电等离子体激励器二维坐标示意图。
【具体实施方式】
[0044] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合【具体实施方式】和 附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本 发明,并不用于限定本发明。
[0045] 本发明提供一种高空螺旋桨等离子体流动控制的地面缩比螺旋桨实验模拟方法, 通过以下技术方案实现的:
[0046] 一种高空螺旋桨等离子体流动控制的地面缩比实验模拟方法,包括以下步骤:
[0047] 步骤1,根据高空螺旋桨等离子体激励器的结构参数制作实际等离子体激励器;
[0048] 步骤2,测量静止空气中所述实际等离子体激励器放电产生的诱导流场的参数;
[0049] 当所述实际等离子体激励器的激励电源为交流电源时,测量所述实际等离子体激 励器的单位长度体积力或所述实际等离子体激励器诱导射流的速度剖面;
[0050] 当所述实际等离子体激励器的激励电源为高压脉冲电源时,测量所述实际等离子 体激励器工作环境的空气压力及放热产生的压力扰动;
[0051] 具体的,根据高空螺旋桨等离子体激励器的结构参数加工制作一个长度较短、其 它参数相同的等离子体激励器,将该等离子体称为实际等离子体激励器,将实际等离子体 激励器放置在低气压真空舱中,关闭低气压真空舱,打开真空泵抽气,直至低气压真空舱内 压力降低到目标压力,此时低气压真空舱内的空气密度与高空螺旋桨实际工作高空的空气 密度相同,关闭真空泵,然后按照高空螺旋桨等离子体激励器的实际电源激励参数对实际 等离子体激励器施加激励,实际等离子体激励器在高压电激励下发生放电产生等离子体, 放电稳定后,或者使用测力设备测量实际等离子体激励器产生的反作用力,除以实际等离 子体激励器长度后得到实际等离子体激励器的单位长度体积力,或者使用激光粒子图像测 速技术(PIV)测量实际等离子体激励器诱导流场,根据测量结果计算实际等离子体激励器 诱导流场的最大速度和静止空气雷诺数,或者使用其他测量技术测量实际等离子体激励器 诱导流场,根据测量结果计算实际等离子体激励器诱导流场的最大速度和静止空气雷诺数 或者压力扰动Ap及无量纲扰动压力。
[0052] 所述高空螺旋桨等离子体激励器的结构参数是安装在高空螺旋桨上的等离子体 激励器的结构参数。所述的结构参数是等离子体激励器的暴露电极的宽度和厚度,植入电 极的宽度和厚度,暴露电极和植入电极在x方向的间隙,介质阻挡层的材质和厚度。
[0053] 所述的低气压真空舱是提供与高空螺旋桨实际工作高度具有相同空气密度的密 闭舱。
[0054] 所述的测力设备是可精确测量等离子体激励器反作用力的实验设备。
[0055] 步骤3,计算高空螺旋桨等离子体激励器相似参数:
[0056] 当所述实际等离子体激励器的激励电源为交流电源时,根据所述实际等离子体激 励器的单位长度体积力或实际等离子体激励器诱导射流的速度剖面,通过以下公式计算相 似参数 Reppf、Reppv:
[0059] 当所述实际等离子体激励器的激励电源为高压脉冲电源时,根据所述实际等离子 体激励器工作环境的空气压力及放热产生的压力扰动,通过以下公式计算相似参数Ap' :
[0060] Ap' = Ap/p
[0061] 其中,Reppf、Reppv、Ap'为相似参数,^为单位长度等离子体激励器产生的体积力, P是空气密度,y为空气粘性系数,D为所述高空螺旋桨桨叶直径,ns为所述高空螺旋桨转 速,静止空气中实际等离子体激励器诱导射流的最大速度,h a5为静止空气中等离子 体诱导射流最大速度半高宽,即速度等于最大速度1/2点距离壁面的高度;Ap为静止空气 中实际等离子体激励器放热产生的压力扰动,P为静止空气中实际等离子体激励器工作环 境的空气压力;
[0062] 步骤4,制作高空螺旋桨的地面缩比螺旋桨,二者满足几何相似;
[0063] 具体的,所述地面缩比螺旋桨采用环氧树脂制作,表面喷有防静电油漆;
[0064] 步骤5,确定所述高空螺旋桨的模拟等离子体器结构参数和激励电源参数;包括:
[0065] 步骤5. 1,制作试验等离子体激励器,按照步骤2的方法测量所述试验等离子体激 励器在地面大气环境中放电产生的诱导流场的参数,计算所述试验等离子体激励器用于所 述地面缩比螺旋桨时的相似参数;
[0066] 具体的,所述的试验等离子体激励器电极采用铜箔制作,介质阻挡层采用3层 Kapton胶带制作;
[0067] 步骤5. 2,当试验等离子体激励器相似参数与所述高空螺旋桨实际等离子体激励 器的相似参数相等时,工作于设定激励电源参数下的该试验等离子体激励器即为高空螺旋 桨的模拟等离子体激励器,确定所述模拟等离子体器结构参数和激励电源参数;
[0068] 步骤6,将所述模拟等离子体激励器安装在所述地面缩比螺旋桨上;
[0069] 具体的,根据所述地面缩比螺旋桨的半径长度加工长度适当的所述模拟等离子体 激励器的暴露电极和植入电极,先将所述模拟等离子体激励器植入电极粘贴在所述的缩比 螺旋桨表面,然后将所述的模拟等离子体激励器介质阻挡层即3层Kapton胶带粘贴在所述 模拟等离子体激励器植入电极上表面,最后将所述模拟等离子体激励器的暴露电极粘贴在 所述的模拟等离子体激励器介质阻挡层上表面;
[0070] 具体的,在所述模拟等离子体激励器的暴露电极和植入电极的靠近所述缩比螺旋 桨桨根处各连接一根导线,所述两根导线通过安装在所述
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