[发明专利]一种基于光强分布的二维SDBD激励器流场获取方法

说明书

本发明涉及一种基于光强分布的二维SDBD激励器流场获取方法，是通过实验手段获取真实的仿真源项，再通过仿真计算获得二维SDBD激励器流场的方法。所述方法主要分为两大步，实验和仿真。其中实验主要有两个：电学实验，获取弦向截面最大电荷密度；光学实验，获取弦向截面光强分布函数，利用光强分布与电荷分布趋势一致的关系，得到光强分布函数。仿真则是按照唯象学模型，代入实验获取的源项，得到流场图。本发明所述方法特别适用于低气压下的SDBD激励器流场测量。

技术领域

本发明涉及一种基于光强分布的二维SDBD激励器流场获取方法。

背景技术

作为一种新型的流动控制技术，表面介质阻挡放电等离子体流动控制技术，SDBD(surface dielectric barrier discharge)激励器，即表面介质阻挡放电等离子体激励器，全由电设备组成，不需要气动，水力和活动部件的参与。相比于传统流动控制技术，具有轻质，宽工况，反应迅速等优点，因此具有广泛的应用前景。现在SDBD激励器的流场主要有两个获取方法，一是直接用实验测得，比如PIV等设备。另一个是用仿真手段计算获得，比如唯象学模型。实验方法获取流场简单直接，可靠性较高，但是存在设备昂贵，初期调试复杂，操作不当会造成较大的实验误差。仿真手段获取流场，根据建模的不同有复杂也有简单，但是源项参数靠经验选取，可靠性较差，而且得到最终结果所费时间较长。

发明内容

为克服实验和仿真两者的缺点，本发明提供一种基于光强分布的二维SDBD激励器流场获取方法，综合运用实验和仿真两种手段，用简单的实验设备获取真实可靠的SDBD激励器流场信息。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于光强分布的二维SDBD激励器流场获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据集总参数模型，建立SDBD激励器的等效电路，在等效电流源未向介质板表面放出电荷时，测得电源电压U_HV和标准电容器C_m上的电压U_m，得到比例系数k，其中k＝U_HV/U_m；

步骤2，计算得到所述介质板的任一弦向截面的电荷量；

根据Q_m＝Q_CS+Q_ES和U_ES＝U_HV-U_m≈U_HV(k-1)/k，得到

Q_CS＝U_mC_m-(U_HV(k-1)/k)C_m/(k-1)＝(U_m-U_HV/k)C_m，

Q＝Q_CS/l，

其中，Q_CS为所述介质板上电荷总量，Q_ES为暴露电极和植入电极组成电容器的电荷总量，Q_m为整个等效电路的电荷总量，Q为所述介质板的任一弦向截面的电荷量，l为所述SDBD激励器暴露电极展向长度，C_m为标准电容器的电容；暴露电极向植入电极放电时，测得上述参数；

步骤3，通过高速相机获取所述SDBD激励器放电图像，通过matlab将所述放电图像转化为灰度矩阵；再通过matlab将所述灰度矩阵进行高斯函数拟合得到放电光强的光强分布函数G(x)；

步骤4，根据∫ρ_c,maxG'(x)f(t)＝Q，计算得到ρ_c,max；