بررسی تجربی استفاده از عملگر پلاسما تخلیه سد دی‌الکتریک(DBD) به عنوان وینگلت مجازی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی هوافضا، گرایش آیرودینامیک، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران

2 استاد، مهندسی هوافضا، گرایش آیرودینامیک، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی هوافضا، گرایش آیرودینامیک، مجتمع‌دانشگاهی‌مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، ایران

10.22044/jsfm.2024.13888.3815

چکیده

کنترل جریان برای کاهش پسا و افزایش برا و در نهایت افزایش نسبت برآ به پسا (L/D) همواره مورد توجه متخصصین آیرودینامیک بوده است. روش‌های زیادی جهت کاهش پسای القائی وجود دارد. استفاده از عملگرهای پلاسمای DBD، یکی از جدیدترین روش‌ها در کاهش پسای القایی می‌باشد. در این پژوهش، جهت بررسی عملکرد عملگرهای پلاسمای DBD، از شش چیدمان عملگر پلاسما به عنوان وینگلت مجازی استفاده شده است. آزمایشات بر روی بال با ایرفویل NACA0012 انجام شده است. این آزمایشات در دو رینولدز ۱۵۰,۰۰۰ و ۳۰۰۰۰۰ و در دو ولتاژ، ۶ کیلو ولت و ۱۰ کیلو ولت و زوایای حمله مختلف انجام گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد، استفاده از این نمونه عملگر پلاسمایی در نوک بال به‌عنوان وینگلت مجازی می‌تواند، نسبت برآ به پسا را در بعضی موارد تا حدود ۲۵ درصد افزایش دهد و استفاده از دو چیدمان دایره‌ای کوچک و خطی بزرگ به‌ترتیب، بهترین عملکرد نسبت به سایر مدل‌ها جهت استفاده به عنوان وینگلت مجازی دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Anderson JD (2010) Fundamentals of aerodynamics.        Tata McGraw-Hill Education.
[2] Sanket YSG, Joshi N (2016) A Review on Active and Passive Flow Control Techniques," Int. J. Recent Techno. Mech. Elec. Engin. ISSN: 2349-7947, 3(4).
[3] Enloe C, McLaughlin T, VanDyken R, Kachner K, Jumper E, Corke T (2004) Mechanisms and Responses of a Single Dielectric Barrier Plasma Actuator: Geometric Effects, AIAA J., 42(3): 595-604.
 [4] Gregory J, Enloe C, Forte G, McLaughlin T (2007) Force Production Mechanisms of a Dielectric-Barrier Discharge Plasma Actuator , AIAA , The 45th Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada.
 [5] Kim W, Do H, Mungal G, Cappelli M (2007) On the Role of Oxygen in Dielectric Barrier Discharge Actuation of Aerodynamic Flows , Applied Physics Letters, 91(18):181501-20.
 [6] Lemire S, & Vo HD (2011) Reduction of fan and compressor wake defect using plasma actuation for tonal noise reduction. J. of Turbomachinery, 133(1).
[7] Post M, & Corke T (2004) Separation control using plasma actuators-stationary & oscillating airfoils. In 42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 841.
 [8] Corke T, Post M (2005) Overview of plasma flow control: concepts, optimization, and applications. 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit.
 [9]  Huang J, Corke TC, Thomas FO (2006) Unsteady plasma actuators for separation control of low-pressure turbine blades. J., 44(7):1477-1487.
[10] Grundmann S, Tropea C (2009) Experimental damping of boundary-layer oscillations using DBD plasma actuators. Int. J. Heat Fluid Flow, 30(3):394-402.
 [11] Jolibois J, Forte M, Moreau, E (2008) Application of an AC barrier discharge actuator to control airflow separation above a NACA 0015 airfoil: Optimization of the actuation location along the chord. J. Electrostat., 66(9-10):496-503.
[12] Kengo A. et al. (2009)Airfoil flow experiment on the duty cycle of DBD plasma actuator. 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting including The New Horizons Forum and Aerospace Exposition.
 [13] Xiaofei X, et al. (2010) Turbulent Boundary Layer Separation Control by Using DBD Plasma Actuators: Part I—Experimental Investigation. ASME 2010 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. American Society of Mechanical Engineers.
 [14] Gabriele N, et al. (2012) Experimental results in DBD plasma actuators for air flow control. IEEE Transactions on Plasma Science, 40(6):1678-1687.
 [15] Miyakawa Y, et al. (2017) Experimental Study on the Detailed Structure of Separation Bubble in Flow Control with DBD Plasma Actuator. 47th AIAA Fluid Dynamics Conference.
[16] Iranshahi JA, Mani K (2018) Dielectric Barrier Discharge Actuators Employed as Alternative to Conventional High-Lift Devices. J. Aircraft, 55(5):2104-2113.
[17] Güler AA, Seyhan M, Akansu YE (2018) Effect of signal modulation of DBD plasma actuator on flow control around NACA 0015. J. Therm. Sci. Techno., 38(1):.95-105.
[18] Taleghani SA, Shaderam A, Mirzaei MS. Abdolahipour S (2018) Parametric study of a plasma actuator at unsteady actuation by measurements of the induced flow velocity for flow control, J. of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 40(4):173.
[19]  Hu X, Gao C, Hao J, Zhang Z, Xue M, Yan R (2019) Experimental study of rotor flow separation control using a new type of dielectric barrier discharge plasma actuator, J. Therm. Sci., 28(2):354-359.
[20] Ahmadpour Roudsari M, Parhizkar H, Poryoussefi GH, Tarabi A (2018) Numerical investigation of factors affecting in the steady and unsteady plasma actuators performance on the airflow through the flat plate, Modares Mechanical Engineering, 18(01):111-121. (in Persian)
[21] Sato S,  Furukawa H, Komuro A, Takahashi M, Ohnishi N (2019) Successively accelerated ionic wind with integrated dielectric-barrier-discharge plasma actuator for low-voltage operation, J. Nature, Sci. Reports, 9.1(5813)1-11.
[22] Dhileep K, Arunvinthan S, Pillai SN (2019) Aerodynamic Characteristics of Semi-spiroid Winglets at Subsonic Speed. In Innovative Design, Analysis and Development Practices in Aerospace and Automotive Engineering (I-DAD 2018) (pp. 217-224). Springer, Singapore.
[23] Boesch G, Vo HD, Savard B, Wanko-Tchatchouang C, Mureithi NW (2010) Flight control using wing-tip plasma actuation. J. of aircraft, 47(6):1836-1846.
[24] Hasebe H, Naka Y, Fukagata K (2011) An attempt for suppression of wing-tip vortex using plasma actuators. J. Flu. Sci. Techno., 6(6):976-988.
[25] Agibalova SA, Moralev IA, Saveliev AS, Golub VV (2012) Wing tip vortex Attenuation by plasma actuator. In 18th AIAA/3AF International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference.
[26] Mizunuma H, Obara H, Segawa T (2013) Flow characteristics induced by winglet-type plasma actuators. J. Flu.Sc. Techno., 8(3):96-406.
[27] Mukut AM, Mizunuma I, Hiromichi H O, Segawa T (2015) Winglet type dielectric barrier discharge plasma actuators: performance characterization and numerical comparison. Procedia Engineering, 105(250-2).
[28] Ayuso L, Sant R, & Meseguer J (2010) Aerodynamic study of airfoils with leading edge imperfections at low Reynolds number. In 40th Fluid Dynamics Conference and Exhibit, p. 4625.