عنوان مقاله :
شبيه‌سازي عددي عملگر پلاسمايي به منظور كنترل جدايش لايه‌مرزي با استفاده از مدل الكتروستاتيك ارتقايافته
عنوان به زبان ديگر :
NUMERICAL SIMULATION OF PLASMA ACTUATOR IN BOUNDARY LAYER SEPARATION CONTROL BY UTILIZING THE MODIFIED ELECTROSTATIC MODEL
پديد آورندگان :
اميدي، جواد دانشگاه صنعتي شريف - دانشكده مهندسي هوافضا , مظاهري، كريم دانشگاه صنعتي شريف - دانشكده مهندسي هوافضا
كليدواژه :
ايرفويل ناكا0015 , مدل الكتروستاتيك , عملگر پلاسماي دي‌بي‌دي , كنترل جدايش جريان
چكيده فارسي :
در اين مقاله با استفاده از يك مدل الكتروستاتيك ارتقايافته، اثر عملگر پلاسماي دي‌بي‌دي بر جريان روي يك ايرفويل مطالعه شده است. اين مدل اجازه مي‌دهد كه بدون نياز به داده‌هاي تجربي رفتار عملگر پلاسما در ولتاژها و فركانس‌هاي مختلف با دقت مطلوبي پيش‌بيني شود. جريان هوا در رژيم تراكم‌ناپذير بوده و عدد رينولدز جريان بيش از نيم ميليون است. مدل الكتروستاتيك با حل ميدان پتانسيل الكتريكي و غلظت پلاسما، اثر عملگر را به صورت يك نيروي حجمي به معادلات جريان سيال اعمال مي‌كند. اعتبارسنجي حل جريان سيال و مدل الكتروستاتيك با داده‌هاي آزمايشگاهي معتبر نشان‌دهنده دقت مدل مورد استفاده است. طبق نتايج اين مطالعه، با استفاده از عملگر پلاسمايي، زاويه حمله جدايش از 15 به 21 درجه به تأخير مي‌افتد و همچنين بيش از 31 درصد بهبود در بيشينه ضريب برآ و بيش از 15 درصد در بيشينه نسبت ضريب برآ به پساي ايرفويل ديده مي‌شود.
چكيده لاتين :
Currently, the Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma actuators are going to be one of the most promising active flow control devices. They have a significant effect on the flow characteristics such as reducing the drag, postponing the laminar to turbulent flow transition, suppressing the separation and noise reduction. Here, a Single Dielectric Barrier Discharge (SDBD) plasma actuator, installed at the leading edge of a NACA0015 airfoil, was used to control the flow separation at a high angle of attack in a steady condition. The actuator was supplied with a 9kV voltage. The air flow was considered turbulent incompressible flow with a Reynolds number of about 500,000. An SDBD plasma actuator can generate a wall-bounded jet without any mechanical moving parts. Lack of a reliable simulation model prevents wider application of such DBD actuators. A complete numerical simulation of interactions of the electrostatic and the fluid flow field is very time-consuming. In this study, a semi-empirical Electrostatic model, with the plasma actuator induced body force, with two simple equations to predict the electrostatic filed, is used. To describe the two-dimensional flow field induced by the actuator, the body force is added to the CFD solver as a source term. The Electrostatic model solves the electrical potential and plasma concentration equations around the DBD electrodes by rectifying the plasma distribution over the aerodynamic surface, a modified form of the model is utilized which is shown to produce results close to the experimental data. The accuracy of the used model is indicated with the validation of fluid flow solution and modified electrostatic model with credit experimental results in the literature. It is shown that by employing a plasma actuator, the separation angle of attack increases from 15 to 21 degrees. The maximum lift coefficient is improved about 30-percent, while the maximum lift to drag ratio is improved more than 15%.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك شريف
