بررسی عددی تاثیر عملگرهای پلاسمای سد تخلیه دی‌الکتریک (dbd) بر کنترل جدایش جریان فراصوت

هدف از این پژوهش، کنترل جریان فراصوت عبوری از یک سطح شیب‌دار تراکمی در عدد ماخ 1.5 با استفاده از عملگر پلاسمای سد تخلیه دی‌الکتریک (dbd) می‌باشد. به‌منظور شبیه‌سازی عددی، از معادلات ناویر استوکس دو و سه‌بعدی به‌ همراه مدل آشفتگی kωsst و روش جیمسون استفاده شده است. عملگر پلاسمایی به‌صورت پایا و با بهره‌گیری از رویکرد پدیده‌شناسی شایی شبیه‌سازی و به‌صورت جمله چشمه به معادلات ممنتم اعمال شده است. نتایج عددی نشان دادند که حضور دو ردیف عملگر پلاسمایی با ولتاژ kv 75 و فرکانس khz 2 در محل شروع جدایش جریان، موجب کاهش ناحیه جدایش به اندازه mm 10، جابجایی موقعیت موج ضربه‌ای و افزایش زاویه آن به مقدار 2 درجه شده است. بررسی‌های پارامتریک نشان دادند که حالت بهینه تاثیرگذاری عملگر بر کنترل جدایش زمانی است که دقیقاً در محل شروع جدایش قرار گیرد. همچنین، افزایش فرکانس و ولتاژ میدان الکتریکی موجب کاهش ناحیه جدایش و جابجایی موج ضربه‌ای می‌گردد. در نهایت، افزایش تعداد عملگرها به سه ردیف، افزایش فرکانس تا 10 کیلوهرتز و ولتاژ تا 75 کیلوولت، به‌طور کامل موجب حذف ناحیه جریان گردابی ناشی از جدایش جریان گردید.

Numerical Study of Dielectric Barrier Discharge (DBD) Plasma Actuators on Separation Control of Supersonic Flow

The aim of present study is to control the supersonic flow (M=1.5) over a compression ramp using Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma actuators. For numerical simulation, 2D and 3D NervierStokes equations along with the kω SST turbulence model and Jameson’s method are used. DBD Actuator is simulated in steady mode using Shyy phenomenological model and then applied to the momentum equations as a source term. The numerical results with the presence of two rows of DBD in voltage of 75 kV and frequency of 2 kHz discharging at starting point of separation reduced the separation region by 10 mm, moved shock location and increased its angle by 2°. Parametric study of DBDs are illustrated that the most efficient location of actuator is related to time when actuator is exactly located at the start point of separation. Also, increasing frequency and voltage of DBD reduced the separation and formation of vortices as well as the displacement of shock wave. Finally, increasing the number of DBD to three rows, with the frequency and voltage up to 10 kHz and 75 kV respectively, completely eliminate the vortices of separation region.