[发明专利]一种高空螺旋桨等离子体流动控制的地面实验模拟方法

摘要

本发明涉及一种高空螺旋桨等离子体流动控制的地面实验模拟方法，包括以下步骤计算所述高空螺旋桨桨叶不同半径处各叶素的空气流场的合成速度、几何攻角和雷诺数；测量并计算高空螺旋桨等离子体激励器相似参数；制作用于地面风洞实验的叶素翼型模型；确定所述各叶素翼型模型的模拟等离子体器结构参数和激励电源参数；将所述模拟等离子体激励器安装在所述各叶素翼型模型上，通过叶素翼型模型等离子体流动控制的地面风洞实验，分别采集、计算所述模拟等离子体激励器开启前后叶素翼型模型的升力系数、阻力系数，利用叶素理论计算得到所述高空螺旋桨的飞行推力、扭矩、效率。本发明所述方法利用常规地面风洞开展，具有成本低、推广性好等优势。

主权项

一种高空螺旋桨等离子体流动控制的地面实验模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将高空螺旋桨桨叶沿径向分成若干个叶素，根据叶素理论计算所述高空螺旋桨桨叶不同半径处各叶素的空气流场的合成速度、几何攻角和雷诺数；步骤2，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，测量静止空气中所述实际等离子体激励器放电时产生的诱导流场的参数；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；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；步骤3，计算高空螺旋桨各叶素处的等离子体激励器相似参数：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Rep1、Rep2：Rep1=FLuμ]]>Rep2=UmaxuρUmaxh0.5μ]]>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Δp'：Δp'＝Δp/p其中，Rep1、Rep2、Δp'为相似参数，FL为单位长度实际等离子体激励器产生的体积力，ρ是空气密度，μ为空气粘性系数，u为所述高空螺旋桨桨叶不同半径处叶素的空气流场的合成速度，Umax为实际等离子体激励器诱导射流的最大速度，h0.5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，Δp为实际等离子体激励器放热产生的压力扰动，P为实际等离子体激励器工作环境的空气压力；步骤4，根据所述高空螺旋桨桨叶不同半径处叶素的几何结构制作相应的用于地面风洞实验的叶素翼型模型；步骤5，根据所述地面风洞的空气压力、温度和步骤1中所述高空螺旋桨各叶素的空气流场的雷诺数计算各叶素翼型模型的实验风速；步骤6，制作试验等离子体激励器，使得所述试验等离子体激励器相似参数与所述实际等离子体激励器在相应叶素处的相似参数相等，得到高空螺旋桨在相应叶素处的模拟等离子体激励器，确定所述高空螺旋桨所有叶素处的模拟等离子体激励器的结构参数和激励电源参数；步骤7，将所述各模拟等离子体激励器安装在所述各相应叶素翼型模型上，通过各叶素翼型模型等离子体流动控制的地面风洞实验，根据所述各模拟等离子体激励器的激励电源参数进行放电，分别采集、计算所述各模拟等离子体激励器开启前后相应叶素翼型模型的升力系数和阻力系数；步骤8，根据所述升力系数和阻力系数，利用叶素理论计算得到所述高空螺旋桨的飞行推力、扭矩、效率。