一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法与流程

技术特征：
1.一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特征在于：包括：s1:确定实验模型，实验模型包括平板，平装探针和静电探针连接于平板同一侧，平装探针的测量端与平板表面齐平、静电探针的探针轴线平行于平板表面；s2:确定风洞流场的电子数密度、实验模型表面的表面压力、流速的目标调节范围；s3:风洞流场调试：调试风洞运行参数和模型放置姿态角，使风洞流场的电子数密度、实验模型表面的表面压力、流速在目标调节范围内，记录确定的风洞运行参数和模型放置姿态角；s4:风洞试验：将实验模型按照模型放置姿态角放入风洞流场，记录平装探针测得的电子数密度ne
平测
、静电探针测得的电子密度数ne
静测
；s5:根据风洞运行参数，采用求解热化学非平衡ns的cfd方法对风洞试验进行等离子体流场计算获得来流总温t0、平装探针位置、壁面法向的等离子体流场参数曲线，流场参数曲线包括y-电子数密度、y-压力、等离子体德拜长度λ
d1
，y为距离壁面的高度；s6:y相同条件下，从步骤s5的y-压力参数曲线得到的压力与s3中风洞流场的表面压力之间偏差小于20％，进行s7；偏差大于20％，则调整步骤s2中计算风洞流场的电子数密度、实验模型表面的表面压力、流速的方式，重复s2-s5；s7:重复步骤s5-s6，测得多组不同风洞流场条件下的电子数密度；s8:根据s7中静电探针测得的电子数密度，修正s5中的y-电子数密度参数曲线，得到修正后电子数密度曲线，从修正后电子数密度曲线提取距离壁面为等离子体德拜长度λ
d1
的电子数密度ne
标准
；s9:根据电子数密度ne
标准
与s4中平装探针测得的电子数密度ne
平测
，评估偏差。2.根据权利要求1所述的一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特征在于：所述静电探针包括支座和连接于支座的探针，连接于支座的探针的轴线平行于平板，过平装探针的两个电极轴线的截面为定位截面，支座与第一探针的分界位置与定位截面共平面。3.根据权利要求2所述的一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特征在于：所述静电探针的轴线与平装探针的轴线之间的距离为d1，0.4l>d1>3r，r为平板探针装置的半径，l为平板的边长，平板为正方形。4.根据权利要求3所述的一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特征在于：沿着风洞来流方向，所述平装探针轴线距离平板朝向来流方向的一侧的距离为d2,0.5l>d2>2r；静电探针支座头部尺寸l1与静电探针的探针长度l2满足l1<1/4l2<r。5.根据权利要求2所述的一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特征在于：所述静电探针包括3个探针，距平板表面最近的探针与壁面之间的距离l3>10λ
d
；探针间距d>2λ
d
。6.根据权利要求1所述的一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特征在于：所述等离子体德拜长度λ
d1
：7.根据权利要求1所述的一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特
征在于：步骤s2包括，s21:采用求解热化学非平衡ns方程的cfd方法计算飞行弹道剖面的典型飞行工况下的等离子体流场环境参数，获得流场的速度范围计算值、压力范围计算值、电子温度范围计算值、电子数密度范围计算值；s22:根据电子温度的范围和电子数密度的范围，求解得到等离子体德拜长度λ
d
范围计算值，其中，t
e
为电子温度，n
e
为电子数密度；s23:根据等离子体德拜长度、速度和压力的范围，确定在平装探针安装位置的法向方向上、距离壁面高度为λ
d
处流场的压力范围和速度范围；所述风洞流场的电子数密度的目标调节范围包含s21获得的电子数密度范围计算值，表面压力、流速的目标调节范围包含步骤s23得到的距离壁面高度为λ
d
处流场的压力范围和速度范围。8.根据权利要求1所述的一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特征在于：所述实验模型在风洞流场内的时间不大于2s。9.根据权利要求1所述的一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特征在于：所述偏差＝|ne
标准-ne
平测
|/ne
标准
×
100％。10.根据权利要求1所述的一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，其特征在于：根据所述电子数密度和对应的偏差，形成偏差查找表。

技术总结
本申请涉及平装探针评估的领域，具体公开了一种平装探针高温动态等离子体诊断精度的评估方法，通过理论计算和高焓风洞试验测试结果对平装探针直接用于高温动态流场等离子体浓度测试的精度进行定量评估，实现了静电探针与平装探针之间的检测数据的对比评估。与平装探针之间的检测数据的对比评估。与平装探针之间的检测数据的对比评估。


技术研发人员：聂春生 檀妹静 杨光 高扬 周禹 李瑾 袁延荣 陈敏 尘军 于明星 陈燕扬 张烨琛 苏二龙 陈轩 孟举 李潞宁 杨凌霄
受保护的技术使用者：北京临近空间飞行器系统工程研究所
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2022/11/18