شبيه سازي عددي چند ساختار از عملگرهاي پلاسما و ارزيابي عملكرد آن ها بر روي ايرفويل هايNACA 0012وNACA 0015

Numerical Simulation of several Structures of PlasmaActuators and Their Performance Assessment over NACA 0012 and NACA 0015 Airfoils

عملگرهاي پلاسمايي ابزار قدرتمندي جهت كنترل فعال جريان و لايه مرزي و نيز به عقب انداختن جدايش روي سطوح كنترلي هستند كه در دهه ي اخير بسيار مورد توجه پژوهشگران و مهندسين علوم هوافضايي قرار گرفته است. درابتدا،ساختاراستانداردعملگرهاي پلاسمايي (كه شامل الكترود پنهان يك تكه اي مي باشد) در پژوهش هاوتحقيقات مورد استفاده قرار مي گرفت، اما اخيراً ساختاري جديد از اين عملگرها معرفي شده است كه شامل يك الكترود پنهان چندتكه اي مي باشد. چندتكه اي بودن الكترود پنهان در اين عملگرهاباعثبازيابي نيروي حجمي عملگر پلاسما شده و سرعت القايي آن را به ميزان قابل توجهي افزايش مي دهد. در اين مقاله با استفاده از روش عددي الكترواستاتيك-مدارتجمعي، عملگر پلاسماييك-تكه اي و سه تكه اي شبيه سازي عددي و اعتبارسنجي شده است و سپس با بررسي عددي كاركرد عملگر پلاسماي سه تكه اي و يك تكه اي بر روي ايرفويل هايNACA 0012 و NACA 0015 مورد ارزيابي قرار گرفته و نشان داده شده است كه استفاده از عملگر پلاسما سبب انتقال زاويه واماندگي ايرفويل به عقب شده و به اين سبب باعث بهبود توزيع ضريب فشار مي شود. از طرفي نشان داده شده كه استفاده از ساختار سه تكه اي نسبت به حالت استاندارد، بازدهي عملگر پلاسما را به مقدار قابل توجهي افزايش مي دهد. اين تحقيق در عدد رينولدز جريان انجام شده و عملگر پلاسما با منبع ولتاژ متناوب سينوسي با ولتاژ 16 كيلوولت و فركانس 10 كيلوهرتز در حالت دايم شبيه سازي شده است.

The Plasma Actuators (Dielectric Barrier Discharges) are strong tools for active flow and boundary layercontrol that cause to postpone the location of separation point on control surfaces which recently have been a focus point for aerospace scientists and engineers. In first stages, standard structure of DBD (include one-particle encapsulated electrode) was used in researches, but recently a new structure which include a three particles encapsulated electrode is employed. Encapsulated three-particle electrodes cause to recover the body force of plasma actuator and increase the induced velocity, significantly. In this paper by Electro-Static Lumped-element numerical method is applied and validated. Then, the three-particle and one-particle plasma actuators are used for NACA0012 and NACA0015 airfoils. It is numerically shownthat the separation point displaces back and the pressure distribution is changed favorablyusing DBD. It is also found that the effectiveness of three-particle structure is considerably higher than the standard structure. This research was performed at Rec=1.0 x106 and the plasma actuator simulated for high voltage AC power supply up to 14kV_(p-p)with 10 kHz frequency in steady state condition