[发明专利]高空螺旋桨等离子体流动控制的地面缩比实验模拟方法

摘要

本发明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，包括以下步骤测量并计算高空螺旋桨实际等离子体激励器相似参数；制作用于地面风洞实验的地面缩比螺旋桨；确定所述地面缩比螺旋桨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地面缩比螺旋桨上，开展风洞实验，分别采集所述模拟等离子体激励器开启前后所述地面缩比螺旋桨的推力和扭矩，计算所述地面缩比螺旋桨的效率，将所述地面缩比螺旋桨的推力、扭矩和效率转化为所述高空螺旋桨的推力系数、扭矩系数和效率。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缩比实验模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：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；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：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，计算所述高空螺旋桨等离子体激励器相似参数：当所述实际等离子体激励器的激励电源为交流电源时，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：Reppf=FLDnsμ]]>Reppv=UmaxDnsρUmaxh0.5μ]]>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Δp'：Δp'＝Δp/p其中，Reppf、Reppv、Δp'为相似参数，FL为单位长度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，D为所述高空螺旋桨桨叶直径，ns为所述高空螺旋桨转速，Umax为静止空气中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；步骤4，制作与所述高空螺旋桨满足几何相似的地面缩比螺旋桨；步骤5，确定所述地面缩比螺旋桨的模拟等离子体器结构参数和激励电源参数；包括：步骤5.1，制作试验等离子体激励器，按照步骤2中的测量方式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；步骤5.2，当所述试验等离子体激励器相似参数与所述高空螺旋桨等离子体激励器的相似参数相等时，所述试验等离子体激励器即为所述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；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；步骤7，将所述地面缩比螺旋桨安装在地面风洞中，通过地面风洞实验测量并计算所述地面缩比螺旋桨的推力、扭矩和效率；步骤8，根据所述地面缩比螺旋桨的推力、扭矩和效率得到所述高空螺旋桨的推力系数、扭矩系数和效率。