شبیه‌سازی عددی رژیم تخلیه کروناتولیدشده توسط پیکربندی سیم-سیلندر در شرایط اتمسفریک

اختلاف ولتاژ بین دو الکترود با ضخامت‌های ناهمسان ، در صورتی که میدان الکتریکی در اطراف الکترود تخلیه‌کننده (آند) به حدی قوی باشد که باعث یونیزه شدن گازهای اطراف خود شود اما توانایی ایجاد قوس الکتریکی را نداشته باشد، موجب پدیده تخلیه کرونا می‌گردد. تخلیه کرونا در ابتدا به عنوان پدیده‌ای ناخوشایند شناخته می‌شد اما امروزه کاربردهای مختلفی از جمله استفاده در رانشگرها دارد. در مقاله‌ی حاضر مشخصات جریان ناشی از تخلیه کرونا از قبیل سرعت، تراست، دما، جریان الکتریکی، خطوط جریان و راندمان مورد مطالعه‌ی عددی قرار گرفته است. بدین منظور معادلات الکترواستاتیکی و معادلات نویر استوکس به صورت کوپل و با استفاده از روش المان محدود حل شده‌اند. اعتبارسنجی نتایج بدست‌آمده نشان می‌دهد که بیشترین مقدار خطا در اندازه‌ی جریان الکتریکی، نیروی پیشرانو راندمان نیروی پیشراندر مقایسه با مقادیر تجربی به ترتیب کمتر از 14، 2 و 6 درصد می‌باشند. همچنین نتایج نشان می‌دهند که با افزایش ولتاژ اعمالی بر آند، نیروی پیشرانو جریان افزایش، و راندمان نیروی پیشرانکاهش می‌یابد. علاوه براین با در نظر گرفتن اثر گرمایش اهمی در معادله‌ی انرژی مشاهده شد که بیشینه‌ی دما در اطراف الکترود آند رخ می‌دهد.

Numerical Simulation of electrohydrodynamic flow produced by wire to cylinder in atmospheric condition

Applying an Electric potential between two electrodes with different thicknesses will cause corona discharge if the electric field around the corona electrode is strong enough to ionize the surrounding gas and weak enough to avoid arcing. Corona discharge used to be known as an unpleasant phenomenon but it has lots of applications today including the ionic thrusters. In this research, the specifications of the flow resulted from corona discharge such as velocity, thrust, and temperature, electric current, flow streamlines and thrust effectiveness have been numerically studied. To do so, the electrostatic and NavierStokes equations have been coupled and solved by finite element method (FEM) using the COMSOL Multiphysics software version 5.2.Data validation shows that the maximum errors between the numerical and experimental results in computing thrust, current and thrust effectiveness are respectively below 2%, 14% and 6%. Also the results show that with rising the applied Voltage, the resulted thrust and electric current will increase and the thrust effectiveness decreases. Furthermore, by considering the effect of Ohmic heating in the energy equation, it has been found that the maximum temperature raise happens around anode.