بهبود ضرایب آیرودینامیکی ایرفویل نوسانی در واماندگی دینامیکی با استفاده از عملگر پلاسمایی

یکی از روش‌های نوین در زمینه کنترل جریان فعال استفاده از عملگر پلاسمایی است که به وسیله تزریق مومنتوم به لایه مرزی سبب جلوگیری از جدایش جریان می‌شود. هدف از این تحقیق، بررسی عددی استال دینامیکی روی ایرفویل 0012naca در حالت نوسان پیچشی و برخی عوامل موثر بر آن در حضور عملگر پلاسمایی و بدون آن است. این عوامل فرکانس نوسان، دامنه نوسان و عدد رینولدز می‌باشند. همچنین ساختار میدان جریان و گردابه‌های ایجاد شده نیز برای درک بهتر چگونگی رخداد این پدیده مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی به صورت دو بعدی و مدل آشفتگی مورد استفاده k-ω sst می‌باشد. از نتایج حاصله مشاهده می‌شود، زمانی که عملگر پلاسما حضور ندارد، با افزایش دامنه نوسان و فرکانس نوسان، واماندگی دینامیکی در زوایای حمله بالاتری اتفاق می‌افتد. همچنین با افزایش عدد رینولدز، ضریب لیفت ایرفویل کاهش یافته و حلقه هیسترزیس نمودار ضریب لیفت بر حسب زاویه حمله کوچکتر می‌شود. اما در حضور عملگر پلاسمایی، استال دینامیکی اتفاق نمی‌افتد و ضرایب آیرودینامیکی بهبود می‌یابد. با بررسی ساختار جریان مشاهده می‌شود که عامل اصلی پدیده واماندگی دینامیکی تشکیل یک سری گردابه‌های کم فشار در لبه حمله و فروریزش این گردابه‌ها به سمت انتهای ایرفویل و در نتیجه جدایش آنها از سطح ایرفویل می‌باشد. پس از گردابه اولیه، گردابه ثانویه‌ای تشکیل می‌شود که موجب افزایش ناگهانی ضریب لیفت می‌گردد. اما زمانی که عملگر پلاسما روشن می‌شود، جدایش جریان به تاخیر افتاده و قدرت و اندازه گردابه کاهش بسیاری یافته است.

Improve aerodynamic coefficients on dynamic stall oscillating airfoil by using Plasma Actuator

Plasma actuator is one of the newest devices in flow control techniques which can delay sepration by inducing external momentum to the boundary layer of the flow. The purpose of this paper, Dynamic stal behavour of a NACA0012 airfoil undergoing pitching motion has been studied by a numerical approach in the present and without plasma actuator. The oscillation frequency and amplitude and the Reynolds number were found to be the major contributors in dynamic stall. The flowfield structure and the associated vortices for this airfoil as well as the impact of the oscillation frequency on aerodynamic efficiency were also studied. The simulations were two dimensinal and the kω SST turbulence model were utilized for the present analysis. The results show that in without plasma actuator increasing the oscillation frequency and amplitude, postpones the dynamic stall to higher angles of attack. Furthermore, as increasing the Reynolds number, both the lift coefficient and the width of the associated hysteresis loop decrease. But when plasma actuator is on, dynamic stall not happen and aerodynamic coefficients improved. The flow field structure revealed that the main cause of the dynamic stall is a series of low pressure vortices formed at the leading edge which shed into downstream and separate from the surface. A secondary vortex will then appear and increases the lift coefficient dramatically. But when plasma actuator is on, sepration is delay and power and size vortex much reduced.