بررسی تجربی تاثیر آرایشهای مختلف عملگرهای پلاسمای تخلیه ی سد دی الکتریک بر میزان نیروهای آیرودینامیکی تولید شده بر روی صفحه تخت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد / مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 عضو هیات علمی/ مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 عضو هیات علمی / مجتمع الکتروسرام و مهندسی برق، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در دهه گذشته، استفاده از عملگرهای پلاسما جهت اعمال مکانیزم کنترلی بسیار موردتوجه بوده است. یکی از انواع عملگر‌های پلاسما، عملگر پلاسمایی تخلیه سد دی الکتریک (DBD) می‌باشد. از ویژگی‌های آن می‌توان به ساده بودن ساختار آن، زمان پاسخ‌گویی سریع، توان مصرفی کم و نداشتن بخش‌های متحرک اشاره نمود. در این تحقیق، تاثیر استفاده از چند عملگر پلاسمای DBD در فواصل و تعداد مختلف جهت تولید نیروهای آیرودینامیکی به صورت آزمایشگاهی بر روی صفحه تخت مورد بررسی قرار گرفت، نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که عملگرهای پلاسما می‌توانند باعث ایجاد نیروی برآ و رانش ‌شوند که به طور مستقیم با میزان ولتاژ و فرکانس جریان الکتریکی در ارتباط است و با افزایش ولتاژ از میزان ولتاژ شکست، نرخ تولید نیروهای برآ و رانش نیز افزایش می‌یابد. همچنین، میزان فرکانس جریان الکتریکی بر میزان ولتاژ شکست تاثیر بسزایی دارد. در نهایت در آزمایش‌ها مشاهده شدکه فاصله بین عملگرهای پلاسما می‌تواند تاثیر مهمی در میزان تولید نیروهای ایرودینامیکی داشته و تاثیر فاصله بین عملگرها از تعداد عملگرهای پلاسمای مورد استفاده در تولید نیروهای آیرودینامیکی مهم‌تر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Survey of Different Configurations of DBD Plasma Actuator on Aerodynamics Forces on Flat Plate

نویسندگان [English]

  • soroush Harimi 1
  • Roohallah Khoshkhoo 2
  • Mohammad Hossain Shams 3
1 MUT
2 Assistance Professor, Malek University of Technology
3 MUT
چکیده [English]

Plasma actuators application in flow control was a focus of attention in recent decade. Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma actuators are a subgroup of plasma actuators owing simple structure and performance, fast response time, low power consumption, Low Stealth and lack of moving parts. In this study, the effects of using multiple DBD plasma actuators at different distances and numbers to produce aerodynamic forces were experimentally evaluated on a flat plate in air atmosphere. DBD plasma actuator performance was directly related to the voltage and frequency of the electric current; by raising the voltage above the breakdown voltage, the rate of thrust and lift forces will increase; while the frequency of electric current significantly influences the breakdown voltage. Furthermore, the study reveals that the distance between the DBD plasma actuators has a major role on the amount of aerodynamic forces, offering more impact in comparison with number of DBD plasma actuators.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flow control
  • DBD plasma actuator
  • Aerodynamic forces
  • Experimental survey

مراجع

[1] J. Roth, D. Sherman, S. Wilkinson, Boundary layer flow control with a one atmosphere uniform glow discharge surface plasma, 36th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 1998.
[2] C. Van Dam, D.E. Berg, and S.J. Johnson, Active load control techniques for wind turbines, Technical Report, Sandia National Laboratories, 2008.
[3] J. Jacob, R. Rivir, C. Carter, Boundary  layer flow control using AC discharge plasma actuators, AIAA paper, No. 2128, 2004.
[4]  J. D. Jacob, K. Ramakumar, R. Anhony, R. B. Rivir, Control of laminar and turbulent shear flows using plasma actuators, 4th International Symposium on Turbulence and Shear-flow Phenomena, June 2005.
[5] M. L. Post, T. C. Corke, Flow control with single dielectric barrier plasma actuators, AIAA Paper, No. 4630, 2005.
[6]   K. Ramakumar, J. D. Jacob, Flow control and lift enhancement using plasma actuators,” AIAA paper, No. 4635, 2005.
[7] Y. B. Suzen, P. G. Huang, J. D. Jacob, D. E. Ashpis, Numerical simulation of plasma based flow control applications, AIAA paper, No. 4633, 2005.
[8] Y.B. Suzen, P.G. Huang, Simulation of flow separation control using plasma actuators, AIAA paper, No. 887, 2006.
[9] A. Santhanakrishnan, J.D. Jacob, Flow control using plasma actuators and linear annular plasma synthetic jet actuator, AIAA paper, No. 3033, 2006.
[10] A. Bouchmal, Modeling of dielectric barrier discharge actuator, Master of Science Thesis, Delft University of Technology, 2011.
[11] S.A. Sayyed-shams Taleghani, A. Shaderam, M. Mirzaei, Experimental investigation of active control for changing stall angle of a NACA0012 airfoil, using plasma actuator, Jourmal of Fluid Mechanics and Aerodynamics, Vol.1, No.1, 2012. (in Persian)
[12] S.A. Sayyed-Shams Taleghani, A. Shaderam, M. Mirzaei, Experimental investigation of geometric and electrical characteristics by measurements of the induced flow velocity, Journal of Modares Mechanical Engineering, Vol. 12, No.5, pp.132-145, 2013. (in Persian)
[13] J. A. Cooney, C. Szlatenyi, N. E. Fine, The development and demonstration of a plasma flow control system on a 20 kW wind tubine, AIAA paper, No. 1302, 2016.
[14] J. Cai, Y. Tian, X. Meng, X. Han, D. Zhang, An experimental study of icing control using DBD plasma actuator, Journal of Experiments in Fluids, Vol.58, No.102, 2017.
[15] A. A. Güler, M. Seyhan,Y. E. Akansu, Effect of signal modulation of DBD plasma actuator on flow control around NACA 0015. Journal Of Thermal Science and Technology, Vol.38, No.1, pp.95-105, 2.18.
[16] S.A. Sayyed-Shams Taleghani, A. Shaderam, M. Mirzaei, S. Abdolahipour, Parametric study of a plasma actuator at unsteady actuation by measurements of the induced flow velocity for flow control, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Vol.40, No.4, pp.1-13, 2018.
[17] X. Hu, C. Gao, J. Hao, Z. Zhang, M. Xue, R. Yan, Experimental study of rotor flow separation control using a new type of dielectric barrier discharge plasma actuator, Journal of Thermal Science, Vol.28., No.2, pp.354-359, 2019.
[18] M. Ahmadpour Roudsari, H. Parhizkar, G.H. Poryoussefi, A. Tarabi, Numerical investigation of factors affecting in the steady and unsteady plasma actuators performance on the airflow through the flat plate, Journal of Modares Mechanical Engineering, Vol.18, No.01, pp.111-121, 2018. (in Persian)
[19] S. Sato,  H. Furukawa, A. Komuro, M. Takahashi, N. Ohnishi, Successively accelerated ionic wind with integrated dielectric-barrier-discharge plasma actuator for low-voltage operation, Journal of Nature, Scientific Reports, Vol. 9.1, No.5813, pp. 1-11, 2019.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار