ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 532.516

Техническая механика, 2014, 2, 106 - 119

УПРАВЛЕНИЕ ОТРЫВОМ ПОТОКА ВОЗДУХА НА ЦИЛИНДРЕ С ПОМОЩЬЮ ПЛАЗМЕННЫХ АКТУАТОРОВ

Редчиц Д.А.

      Целью работы является разработка подхода к моделированию диэлектрического барьерного разряда при работе плазменного актуатора в подвижной сплошной среде. На основе физической модели диэлектрического барьерного разряда построена математическая модель, описывающая нестационарные элек- тро- и аэродинамические процессы при работе плазменного актуатора. С помощью метода контрольного объема разработан численный алгоритм решения уравнений электродинамики плазмы вместе с уравнениями динамики вязкой несжимаемой жидкости, включая турбулентность, в криволинейной системе ко- ординат на подвижных сетках для моделирования диэлектрического барьерного разряда. Показана воз- можность уменьшения коэффициента сопротивления цилиндра с помощью плазменного актуатора за счет подавления вихревой дорожки Кармана. Полученные результаты обтекания цилиндра для случая с выключенными и включенными плазменными актуаторами удовлетворительно совпадают с экспериментальными данными. Данный подход применим к моделированию динамики низкоскоростных потоков жидкости и газа при наличии электростатического поля. Предложенная методика учитывает физические особенности рассматриваемого класса задач и обладает высокой вычислительной эффективностью.

Управление потоком вязкой жидкости, численное моделирование, плазменный актуатор, диэлектрический барьерный разряд, уравнения Навье– Стокса.

1. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский. – М. : Наука, 1987. – 840 с.

2. Corke T. Application of weakly ionized plasmas as wing flow control devices / T. Corke, E. Jumper, M. Post, D. Orlov// AIAA Paper. – 2002. – № 350. – P. 15.

3. Corke T. Boundary Layer Instability on a Sharp Cone at Mach 3.5 with Controlled Input / T. Corke, D. Cavalieri, E. Matlis// AIAA Journal. – 2002. – Vol. 40, № 5. – P. 1015 – 1018.

4. Durscher R. Induced flow from serpentine plasma actuators acting in quiescent air / R. Durscher, S. Roy // AIAA Paper. – 2011. – № 957. – P. 12.

5. Plasma structure in the aerodynamic plasma actuator / C. Enloe, T. McLaughlin, R. VanDyken, J. Fuscher // AIAA Paper. – 2004. – № 844. – P. 9.

6. Font G. Plasma Discharges in Atmospheric Pressure Oxygen for Boundary Layer Separation Control / G. Font, W. L. Morgan // AIAA Paper. – 2005. – № 4632. – P. 16.

7. Hall K. D. Potential flow model for plasma actuation as a lift enchancement device / K. D. Hall // Master's thesis, University of Notre Dame, 2004. – P. 158.

8. Modeling of interaction between weakly ionized near surface plasmas and gas flow / A. Likhanskii, M. Shneider, S. Macheret, R. Miles // AIAAPaper. – 2006. – №1204. – P.11.

9. Massines F. Experimental and theoretical study of a glow discharge at atmospheric pressure controlled by dielectric barrier / F. Massines, A. Rabehi, P. Decomps // Journal of Applied Physics. – 1998. – Vol. 83, № 6. – P. 2950 – 2957.

10. Roe P. L. Approximate riemann schemes / P. L. Roe // J.of Comp.Physics. – 1981. – Vol.43. – P. 357 – 372.

11. Rogers S. E. An upwind differencing scheme for the time-accurate incompressible Navier–Stokes equations / S. E. Rogers, D. Kwak // AIAA Journal. – 1990. – Vol.28, № 2. – P. 253 – 262.

12. Roy S. Modeling surface discharge effects of atmospheric RF on gas flow control / S. Roy, D. V. Gaitonde// AIAA Paper. – 2005. – № 160. – P. 14.

13.Restatement of the Spalart-Allmaras eddy-viscosity model in strain-adaptive formulation / T. Rung, U. Bunge, M. Schatz, F. Thiele // AIAA Journal. – 2003. – Vol. 4, № 7. – P.1396 – 1399.

14. Shyy W. Modeling of glow discharge–induced fluid dynamics / W. Shyy, B. Jayaraman, A. Andersson// Jour- nal of applied physics. – 2002. – Vol. 92. – P. 6434 – 6443.

15. Spalart P. R. A one–equation turbulence model for aerodynamic flow / P. R. Spalart, S. R. Allmaras // AIAA Paper. – 1992. – № 439. – P. 21.

16. Suzen Y. B. Numerical simulations of plasma based flow control applications/ Y. B. Suzen, P. G. Huang, J. D. Jacob// AIAA Paper. – 2005. – № 4633. – P. 14.

17. Thomas F. O. Numerical simulations of plasma based flow control applications / F. O. Thomas, A. I. Kozlov, T. C. Corke // AIAA Paper. – 2006. – № 2845. – P. 16.

18. Whitfield D. L. Numerical solution of the two–dimensional time–dependent incompressible Euler equations / D. L. Whitfield, L. K. Taylor // Mississippi state university NACA–CR–195775. – 1994. – P. 65.

Copyright (©) 2014 Редчиц Д.А.

Copyright © 2014-2018 Техническая механика