电晕放电产生的离子风作为一种新型的飞机推进动力，可以应用到无机械旋转部件的超轻量型无人机的设计与开发中。与传统飞机推进方式相比，离子风飞机具有低噪音、无电机、无温室气体排放、无机械磨损、体积小等优点，在航天领域具有巨大的应用潜能。本文建立了基于电晕放电的离子风飞机瞬态和稳态数值模型，以推力和推力功率比为优化目标，研究了离子风推进系统参数的影响，最终优化获得了一套具有较大推力和推力功率比的离子风推进系统参数。
　　首先，建立了离子风推进系统的瞬态模型，耦合了电晕放电模型与气体动力学模型，求解了带电粒子的连续性方程与纳维-斯托克斯动量方程。在COMSOLMultiphysics中模拟了导线-翼型电极的负电晕离子风产生，经过300μs的仿真计算发现导线电极周围电场在初期出现了几次剧烈变化后基本保持不变；电荷随时间推移从导线电极向四周扩散，距离导线电极越远，电荷密度越低；周期性的Trichel电流脉冲在放电后期开始出现。与实验结果对比发现，瞬态模型推力、推力/功率比结果普遍偏小，这是因为受到仿真时间的限制，电晕放电过程电荷分布还在变化，推力保持增长，暂未达到稳定状态，因此无法给出最终的推力值。但瞬态模型考虑了放电的起始和发展过程，可实现自持放电，仿真出电场、电荷密度和电流脉冲等随时间变化过程，解释了离子风产生的机制。
　　其次，建立了一个考虑单极性离子运动的离子风稳态仿真模型。模型中消除了瞬态时间项，得到了稳态的推力和推力功率比的稳态结果。与实验结果相比，稳态模型电流计算结果在实验值测量误差之内，推力结果略高于实验值1.3%，推力/功率比低于实验值6.4%。综合仿真结果表明，与瞬态模型相比稳态模型宏观参量计算结果更接近实验结果。稳态模型计算时间较短、仿真效率更高，但无法给出电场、电荷和电流体力等微观参量的变化趋势，可应用于离子风飞机推进系统工程设计。
　　然后，基于离子风稳态模型研究了推进系统不同参数的影响。单组推进电极的计算结果表明，随着电压幅值的升高，推进系统产生的推力逐渐变大，推力/功率比逐渐减小。随着导线电极与机翼水平距离越近，推力逐渐增大，推力/功率比先增大后减小，纵向移动导线电极对推力影响很小。随着导线电极曲率半径的增大，推力逐渐增大，推力/功率比逐渐减小。随着机翼尺寸的增大，推力和推力/功率比都逐渐增大。随着机翼端部曲率半径的增大，推力和推力/功率比都逐渐增大。进一步研究了电极阵列分布参数的影响。随着导线电极横向间距的增大，推力和推力/功率比都逐渐增大；随着电极纵向间距的增大，推力先增大后减小，推力/功率比一直在减小。
　　最后，根据仿真模型优化得到了一套离子风推进系统的单对电极参数。导线电极处的电源电压为-38kV；导线电极与机翼设置在同一水平线上，水平距离为58mm；导线电极曲率半径为0.08mm；使用NACA0016-30-20型机翼，按等比例缩放为0.08倍。优化后的推进系统与原设计相比，推力增长了9.3%，推力/功率比增大了0.8%，证明本文建立的仿真模型实现了离子风推进系统的优化，增大了推力和能源利用效率，未来将进一步用于实际离子风无人机设计中。