[发明专利]一种基于等离子体的飞行器气动特性分析方法

说明书

本发明涉及一种基于等离子体的飞行器气动特性分析方法，利用介质阻挡放电(DBD)等离子体控制技术提高升力系数、降低阻力系数，提高飞行器的升阻比，改善飞行器的气动特性性能，进而通过分析得到飞行器表面在加入介质阻挡放电等离子体条件下的气动特性。

技术领域

本发明涉及飞行器气动特性的技术领域，具体是一种介质阻挡放电等离子体激励器对飞行器气动特性的分析方法。

背景技术

现今飞行器对气动性能方面提出更高的挑战，传统的气动设计手段基于非等离子化的空气介质。常规气动条件下操纵舵面在大迎角飞行时效率低，甚至完全失去效率，对飞行器在大迎角飞行带来安全隐患；基于等离子体流动控制的非常规气动方法对飞行器来说，除了增加大迎角飞行效率外，还可以大大增加飞行器的隐身性能。等离子体流动控制技术能够增加飞行器的升力、减小阻力，提高升阻比，从而改善飞行器的气动性能。

介质阻挡放电(DBD)等离子体流动控制技术具有体积小、无运动部件、重量轻、功耗低、作用频带宽、可靠性高、响应快等优点，而且对边界层控制和低雷诺数下流动再附作用高效，被认为是很有前途和价值的流动控制新技术。在飞行器的表面上安放等离子体激励器，可以改善飞行器的升力系数、阻力系数，进而改善飞行器的升阻比。本发明阐述介质阻挡放电(DBD)等离子体的气动特性数值模拟和分析方法，并指出质阻挡放电等离子体的产生以及飞行器气动特性改变是一个重要研究方向。采用等离子体流动控制为今后我国研发高速飞行器提供基础数值支持。采用介质阻挡放电(DBD)等离子体流动控制改善飞行器气动性能、分析其气动特性是本发明所应用的基本方法。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于等离子体的飞行器气动特性分析方法。

技术方案

一种基于等离子体的飞行器气动特性分析方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将等离子体激励器装置置于飞行器机身，飞行器从机翼的前缘开始，沿着机翼向后缘方向安置若干等离子体激励器；位于飞行器前缘的等离子体激励器的埋入电极在前、裸露电极在后，采用间歇放电方式激励形成等离子体；位于飞行器后缘的等离子体激励器的裸露电极在前、埋入电极在后，采用连续放电方式激励形成等离子体用于飞行器巡航阶段的层流流动控制；等离子体激励器通过开关与控制器连接，控制器可以根据飞行器的飞行速度、攻角，快速的选择开启不同位置的开关从而选择开启相应位置的等离子体激励器；等离子体激励器的位置对翼型流动控制来说相当重要，等离子体激励器必须布置在流动分离点或转捩点附近，等离子体激励器布置在分离点、转捩点之前为好，这样才有可能对流动控制带来显著的效果；

步骤2：将激励器的正、负两个电极分别与电源的正、负端连接，电源启动后调整电源的输出电压和输出频率，输出波形选择为正弦波形；升高电源的电压，直至激励器表面电极附近的空气在外加高电压的作用下击穿电离形成等离子体；电离后的离子在电极电场力的驱动下运动，通过与中性气体分子的碰撞传递动量，进而诱导空气流加速运动；

步骤3：从积分型N-S方程组出发，并使用雷诺输运定理与高斯定理便能得到可压缩流体N-S方程的微分形式：

W_t+(F_I)_x+(G_I)_y+(H_I)_z＝(F_V)_x+(G_V)_y+(H_V)_z+S