1.一种基于尘埃等离子体折射率的算法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:在被测流场中,收集电子、离子和尘埃粒子的基本参数,建立尘埃等离子体折射率理论模型;
步骤二:在可见光波段,根据尘埃等离子体折射率理论模型简化计算得到尘埃等离子体折射率实际模型,并计算实际折射率;
步骤三:根据实际折射率,分析被测流场的温度分布和粒子的数密度分布。
2.根据权利要求1所述的一种基于尘埃等离子体折射率的算法,其特征在于:所述步骤一中尘埃等离子体折射率理论模型为:其中,
其中:ω是电磁波频率,ωpe是尘埃等离子体频率,υeff为碰撞频率,υch是充电频率,c和ε0分别表示真空中的光速和介电常数,ηed和ηφd为充电响应因子和电势响应因子。
3.根据权利要求2所述的一种基于尘埃等离子体折射率的算法,其特征在于:所述步骤二具体为:将式(1)推导变形为:
在可见光波段,对尘埃等离子体折射率理论模型简化计算:由 式(2)可变为:
因为, 式(3)可进行泰勒展开并取前两项,可简化为:普通等离子体折射率理论模型为:
其中,
同上,式(5)可简化为:
因此,尘埃粒子对折射率的贡献可近似表示为:在可见光波段有υeff<<ω,υch<<ω,代入ηed和ηφd的具体表达式,公式(7)可化简为:其中:κ为玻尔兹曼常数,me、Te和Ne分别代表电子质量、温度和数密度,e是电荷常量,Z、Nd和rd分别为尘埃粒子的电荷数、数密度和半径。
其中: φd表示尘埃粒子表面
平衡电位,rd:cm;mi表示离子的质量,Ti表示离子的温度,Ni分别为离子的数密度,设定尘埃等离子体处于局部热平衡状态,有Te≈Ti,且近似认为Ne=Ni,则Z=2×103rdTe。
因此,尘埃粒子对折射率的贡献可表示为:-3
将κ、mi、me、c、ε0和e的具体常数数值代入上式,可得(λ&rd:cm、Nd&Ne:cm ):(n-1)′d(近似)=1.08×10-13λ3rd2NeNd. (9)考虑到尘埃等离子体中有中性粒子、离子、电子以及尘埃粒子的组成成分,其折射率可描述为:其中,(n-1)n、(n-1)i、(n-1)e分别为中性粒子、离子、电子对折射率的贡献,一个离子对折射率的贡献是相应中性粒子的δ倍,A和B是与流场中中性粒子有关的常数,L表示的是洛希密脱常数。