بررسي تجربي تاثير تحريك پايا و ناپايا بر عملكرد محرك هاي پلاسمايي جهت كنترل جريان فعال در لايه مرزي

Experimental Investigation of the Effect of Steady and Unsteady Actuation on Performance of Plasma Actuators for Active Flow Control in Boundary Layer

يكي از روش هاي فعال كنترل جريان كه اخيراً بسيار مورد توجه محققين آيروديناميك قرار گرفته است، استفاده از محرك هاي پلاسمايي DBD مي باشد. در اين ميان، محرك هاي پلاسمايي با قابليت تحريك ناپايا، به دليل برخي مزايا، به تازگي مدّنظر قرار گرفته اند. در اين مقاله، با استفاده از يك منبع تغذيه پلاسماي داراي قابليت تحريك ناپايا، پارامترهاي موثر بر عملكرد محرك هاي پلاسماي DBD در دو حالت تحريك پايا و ناپايا، به صورت تجربي اندازه گيري و سپس مورد مقايسه قرار گرفت. در اين راستا، تاثيرات ولتاژ اعمالي، فركانس حامل، فركانس تحريك و سيكل وظيفه بر روي سرعت القايي، جريان الكتريكي و توان مصرفي محرك بررسي شد. براي حالت تحريك پايا، مشخص شد كه با افزايش مقادير ولتاژ اعمالي و فركانس حامل، ابتدا سرعت جريان القايي افزايش مي يابد، ولي در ادامه با شروع رژيم تخليه برافروختگي رگه اي (تشكيل پلاسماي غير يكنواخت)، سرعت القايي كاهش پيدا مي كند. از طرف ديگر، مشاهده شد كه در محرك هاي ناپايا، تغييرات در فركانس تحريك، تاثير چنداني بر مقادير جريان الكتريكي و سرعت القايي متوسط ندارد، ولي با افزايش مقدار سيكل وظيفه، مقادير مذكور تقريباً به صورت خطي افزايش مي يابند. به طوركلي مي-توان گفت كه استفاده از تحريك ناپايا در مقايسه با تحريك پايا، مي تواند باعث كاهش قابل ملاحظه توان مصرفي الكتريكي محرك شده و همچنين قالبيت تاثيرگذاري بيشتري را بر كنترل جريان القايي داشته باشد.

DBD plasma actuators are devices for active flow control, which recently have been widely of interest for aerodynamicists. Due to their advantages, there is a great focus on plasma actuators with the ability of unsteady actuation. In this paper, using a plasma power supply with the ability of unsteady actuation, the effective parameters on the performance of DBD plasma actuators in two conditions, i.e. steady and unsteady actuations, was experimentally measured and compared. In this regard, the effects of the applied voltage, carrier frequency, excitation frequency and duty cycle on the induced velocity, electric current and power consumption of the actuator was investigated. For the steady actuation, it was revealed that an increase in the applied voltage and carrier frequency leads to firstly an increase in the induced flow velocity, but afterwards, when streaky glow discharge regime starts (non-uniform plasma formation), induced velocity decreases. On the other hand, it was found that for the unsteady actuation, the variation of the excitation frequency does not significantly affect the electrical current and the induced velocity, but these values increase almost linearly with increasing the duty cycle. Generally, it was observed that using the unsteady actuation in comparison to the steady one, can cause considerable reduction in the electrical power consumption and also can have a better performance in the induced flow control.