بررسی اثر عوامل مختلف بر روی عملکرد کنترلی یک محرک پلاسمایی در جریان حول بال

Abstract

کنترل جریان با استفاده از میدان الکتریکی یکی از روش‌های نوین در مبحث کنترل جریان است. در این مقاله کنترل جریان جدا شده توسط یک محرک پلاسمایی مورد بررسی قرار گرفته و اثر پارامترهای مختلف بر عملکرد این محرک با استفاده از یک روش عددی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. بدین منظور یک تابع به معادلات ناویر استوکس اضافه شده که نیروی حجمی تولید شده توسط محرک پلاسمایی را شبیه‌سازی کند. برای شبیه سازی اثرات محرک پلاسما از مدل شایی استفاده شده و روابط اضافی لازم در دو و سه بعد توسعه داده شده است. ابتدا میدان جریان در حضور عملگر پلاسمایی بر روی صفحه تخت و ایرفویل ۰۰۱۵N‌A‌C‌A اعتبار سنجی می‌شود. سپس با تعمیم این مدل به حالت سه‌بعدی، جریان عبوری روی بال با مقطع ۰۰۱۵N‌A‌C‌A تحت اثر محرک‌های پلاسمایی بررسی و اثر عواملی از قبیل ابعاد ناحیه‌ی تأثیر پلاسما، محل نصب عملگر و ولتاژ و فرکانس عملگر پلاسما بر مشخصات و کارآیی کنترل جریان مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. شرایط جریان شامل عدد رینولدز ۴۵۰۰۰، عدد ماخ ۱٪، زاویه‌ی حمله ۱۵ درجه و جریان آرام فرض شده است. بررسی اثر پارامترهای پلاسما نشان می‌دهد که افزایش فرکانس از یک کیلوهرتز به دو کیلوهرتز نسبت نیروی برآ به پسای بال را ۲۳ درصد افزایش می‌دهد، در صورتی که با افزایش از ۲ به ۳ کیلوهرتز این افزایش تنها ۱۰ درصد خواهد بود. همچنین افزایش ولتاژ از ۲ به ۳ کیلوولت باعث افزایش ۱۷ درصدی نسبت برآ به پسا می‌شود در صورتی که افزایش از ۳ به ۴ کیلوولت این نسبت را ۶۶ درصد افزایش می‌دهد. مطالعه‌ی اثر محل نصب عملگر نشان می‌دهد که بهترین نقطه برای نصب عملگرهای پلاسمایی همان نقطه‌ی شروع جدایش است.