【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及离子风发动机，特别是涉及一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析方法及系统。
技术介绍
1、气体在高电压的作用下发生碰撞电离，产生带电粒子，带电粒子在电场作用下加速，并与空气分子碰撞引起的动量交换，在宏观上表现为流体运动，称为“离子风”。由于离子风具有低噪声、低功耗、响应速度快和无机械运动部件等优点，离子风逐渐成为研究的热点。在推进领域，离子风可以控制边界层流体，抑制机翼气流分离，从而降低飞行时的空气阻力，提升飞行器的升力。
2、离子风作为气体放电的一种现象，其产生的方式主要有电晕放电和表面介质阻挡放电(surface dielectric barrierdischarge，sdbd)。与其他放电形式相比，表面介质阻挡放电等离子体激励装置因结构简单、鲁棒性好和激励频带宽等众多优势。
3、面对离子风发动机在大气压和低气压环境下的应用需求，国内外研究学者分别从理论及实验方面开展了大量的研究工作。在理论探索上，研究者采用一维模型估算离子风效应电-动能转换效率最高可达20％，同时也论证了随飞行高度增加离子风效应离子发动机性能的衰减趋势，当高度从0(大气压环境)提升至20km(约5000pa)时，推功比下降约80％。也有研究者采用模拟手段评估了低气压条件下单针离子风效应离子发动机仅能达到100nn，更加暴露出别费尔德-布朗效应电-动能转换效率低的核心矛盾。
4、因此，亟需一种能够探究沿面介质阻挡放电离子风离子发动机能量损耗路径，量化各能量转换路径的损耗占比，明确发动机能量损耗机制的方法。p>
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析方法及系统，能够探究沿面介质阻挡放电离子风离子发动机能量损耗路径，建立离子发动机电-动能量转换模型，量化各能量转换路径的损耗占比，明确发动机能量损耗机制，为提升离子风发动机的电-动能转换效率与动力性能提升提供理论基础和指导。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析方法，包括：
4、构建交变电场下的固体电介质等效电路，其中，所述固体电介质等效电路包括依次并联连接的电源、第一等效电阻和第一等效电容，所述第一等效电阻产生的电能损耗代表sdbd离子风发动机装置中的固体电介质在交变电场下的电导损耗，所述第一等效电容产生的电能损耗代表所述固体电介质在交变电场下的松弛极化损耗；
5、采集所述固体电介质等效电路的第一总电压、第一总电流、所述第一总电压的初始相位角和所述第一总电流的初始相位角；
6、根据所述第一总电压、所述第一总电流、所述第一总电压的初始相位角和所述第一总电流的初始相位角，分别计算所述第一等效电阻、所述第一等效电容和固体电介质损耗；
7、构建双层复合介质等效电路，其中，所述双层复合介质等效电路包括所述固体电介质等效电路和放电等离子体区等效电路，所述放电等离子体区等效电路并联连接所述第一等效电容，所述放电等离子体区等效电路包括第一电阻、第一电容和第二电容，所述第一电阻与所述第一电容并联连接后与所第二电容串联连接，所述第一电阻代表所述sdbd离子风发动机装置中的上电极和由离子空间电荷积累形成的虚拟电极之间的电阻，所述第一电容代表所述上电极和所述虚拟电极之间的电容，所述第二电容代表所述虚拟电极和所述sdbd离子风发动机装置中的下电极之间的电容；
8、采集所述双层复合介质等效电路的第二总电压、第二总电流、所述第二总电压的初始相位角和所述第二总电流的初始相位角；
9、根据第二总电压、第二总电流、所述第二总电压的初始相位角、所述第二总电流的初始相位角、所述第一等效电阻和所述第一等效电容，计算放电等离子体区损耗。
10、第二方面，本专利技术提供一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析系统，包括：
11、第一构建模块，用于构建交变电场下的固体电介质等效电路，其中，所述固体电介质等效电路包括依次并联连接的电源、第一等效电阻和第一等效电容，所述第一等效电阻产生的电能损耗代表sdbd离子风发动机装置中的固体电介质在交变电场下的电导损耗，所述第一等效电容产生的电能损耗代表所述固体电介质在交变电场下的松弛极化损耗；
12、第一采集模块，用于采集所述固体电介质等效电路的第一总电压、第一总电流、所述第一总电压的初始相位角和所述第一总电流的初始相位角；
13、固体电介质参数计算模块，用于根据所述第一总电压、所述第一总电流、所述第一总电压的初始相位角和所述第一总电流的初始相位角，分别计算所述第一等效电阻、所述第一等效电容和固体电介质损耗；
14、第二构建模块，用于构建双层复合介质等效电路，其中，所述双层复合介质等效电路包括所述固体电介质等效电路和放电等离子体区等效电路，所述放电等离子体区等效电路并联连接所述第一等效电容，所述放电等离子体区等效电路包括第一电阻、第一电容和第二电容，所述第一电阻与所述第一电容并联连接后与所第二电容串联连接，所述第一电阻代表所述sdbd离子风发动机装置中的上电极和由离子空间电荷积累形成的虚拟电极之间的电阻，所述第一电容代表所述上电极和所述虚拟电极之间的电容，所述第二电容代表所述虚拟电极和所述sdbd离子风发动机装置中的下电极之间的电容；
15、第二采集模块，用于采集所述双层复合介质等效电路的第二总电压、第二总电流、所述第二总电压的初始相位角和所述第二总电流的初始相位角；
16、放电等离子体区参数计算模块，用于根据第二总电压、第二总电流、所述第二总电压的初始相位角、所述第二总电流的初始相位角、所述第一等效电阻和所述第一等效电容，计算放电等离子体区损耗。
17、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
18、本专利技术提供了一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析方法及系统，该分析方法包括构建固体电介质等效电路和双层复合介质等效电路，并分别计算固体电介质以及放电等离子体区在交变电场下的等效电路参数，分析各等效电气元器件参数随电压的变化规律，量化离子风发动机的各部分损耗，对研究等离子体宏观放电及发动机的电气损耗特性具有重要的意义。
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1.一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述分析方法，包括：
2.根据权利要求1所述的一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述第一等效电阻和所述第一等效电容的具体计算过程，包括：
3.根据权利要求2所述的一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述固体电介质损耗包括所述电导损耗和所述松弛极化损耗；所述固体电介质损耗的具体计算过程包括：
4.根据权利要求3所述的一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述电导损耗的计算公式为：
5.根据权利要求3所述的一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述松弛极化损耗的计算公式为：
6.根据权利要求1所述的一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述放电等离子体区损耗的具体计算过程包括：
7.根据权利要求6所述的一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述分析方法还包括：
8.根据权利要求6所述的一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析方法，其
9.根据权利要求7所述的一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述第一电阻和所述第一电容的表达式为：
10.一种SDBD离子风发动机能量损耗的分析系统，其特征在于，所述分析系统，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述分析方法，包括：
2.根据权利要求1所述的一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述第一等效电阻和所述第一等效电容的具体计算过程，包括：
3.根据权利要求2所述的一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述固体电介质损耗包括所述电导损耗和所述松弛极化损耗；所述固体电介质损耗的具体计算过程包括：
4.根据权利要求3所述的一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述电导损耗的计算公式为：
5.根据权利要求3所述的一种sdbd离子风发动机能量损耗的分析方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周立伟，魏立秋，周德胜，李翔，于达仁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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