بررسی کارایی محرّک‌های تخلیۀ سدِّ دی‌الکتریک در کنترلِ جریان به روشِ پردازش تصویر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران،

2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

چکیده

از آرایه‌های تخلیۀ سدِّ دی‌الکتریک برای کنترلِ پدیده‌های مختلفِ آئرودینامیکی از جمله کنترلِ جداسازی جریان استفاده می‌شود. به منظورِ کنترلِ این پدیده‌ها توسّطِ تکانهِ تولیدی محرّک‌ها نیاز به تعیینِ ولتاژِ بیشینۀ تخلیۀ لازم برای تولیدِ تکانه است. در روشِ پردازشِ تصویر با استفاده از شعله‌های پلاسما و پارامترهایی از جمله طول و شدّتِ نور آن می‌توان بیشینۀ تکانهِ تولیدی و به تَبَع آن ولتاژِ بیشینۀ تخلیه را به دست آورد. مزیّتِ این روش نسبت به سایرِ روش‌ها سادگی و در دسترس ‌بودنِ تجهیزات آن، که تنها یک دوربین است، می‌باشد. در این پژوهش آرایه‌ای 8تایی از محرّک‌های تخلیۀ سدِّ دی‌الکتریک با آرایشِ عمود بر جریان بر روی بالوارۀ ناکا0012 داخلِ تونلِ باد نصب شده است. با تصویربرداری از آرایه در ولتاژهای تخلیه و فشارهای دینامیکی مختلف کارایی آن ها و در نتیجه بیشینۀ ولتاژِ تخلیۀ مناسب به روشِ پردازشِ تصویر محاسبه می‌شود. استفاده از روشِ پردازشِ تصویر در بررسی کارایی محرّک‌های تخلیۀ سدِّ دی‌الکتریک و استخراجِ حدِّ بیشینۀ ولتاژِ تخلیه در کنترلِ جداسازی جریان بی‌سابقه بوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance Study of Dielectric Barrier Discharge Actuators in Flow Control by Image Processing

نویسندگان [English]

  • Amirreza Kosari 1
  • Mohammad Reza Kosari 2
چکیده [English]

 Arrays of dielectric barrier discharge are used for control of various aerodynamic phenomena such as control flow separation. In order to control this phenomenon by the generated momentum, it is needed to determine the maximum discharge voltage required to the momentum generation. By image processing, maximum momentum produced and consequently maximum discharge voltage can be determined with using plasma flame length and light intensity. The advantage of this method compared to other methods is simplicity and availability of a camera as the only required equipment. In this study, an array of 8DBD actuators arranged perpendicular to flow on NACA0012 is installed in a wind tunnel. Performance and maximum discharge voltage can be determined by processing the images captured from the arrays in different discharge voltages and dynamic pressures. Using image processing method for evaluating the efficiency of DBD actuators and accessing the maximum discharge voltage for flow separation control is unprecedented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dielectric barrier discharge
  • Image processing
  • Dynamic pressure
  • Discharge voltage
  • Performance
  • Wind tunnel
[1]     M. Gad El Hak; “Flow Control: Passive, Active and Reactive Flow Management”; 1st Edition, Cambridge University Press (1999).
[2]     J. Flatt; “The History of Boundary Layer Control Research in the United States of America, in Boundary Layer and Flow Control”; ed. G. V. Lachmann, Vol. 1, Pergamon Press, New York (1961)  122–143.
[3]     J. R. Roth, D. M. Sherman, and S. P. Wikinson; “Electrohydrodynamic Flow Control with a Glow-Discharge Surface Plasma”; AIAA Journal, 38, No.7 (2000) 1166-1172.
[4]     T. C. Corke, C.L. Enloe, and S. P. Wilkinson; “Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuators for Flow Control”; Annual Reviews of Fluid Mechanics 42 (2010) 505-529.
[5]     C. Enloe, T. McLaughlin, R. VanDyken, K. Kachner, E. Jumper, and T. Corke; “Mechanisms and Responses of a Single Dielectric Barrier Plasma Actuator: Plasma Morphology”; AIAA Journal 42, No. 3 (2004) 589-594.
[6]     U. Kogelschatz; “Dielectric-barrier Discharges: Their History, Discharge Physics, and Industrial Applications”; Plasma Chemistry and Plasma Processing 23, No.1 (2003) 1-46.
[7]     M. Forte, J. Joilibois, J. Pons, E. Moreau, G. Touchard, and M. Cazalens; “Optimization of a Dielectric Barrier Discharge Actuator by Stationary and Non-Stationary Measurements of the Induced Flow Velocity: Application to Airflow Control”; Experiments in Fluids 43, No. 6 (2007) 917-928.
[8]     T. Corke, M. Post, and D. Orlov; “Single Dielectric Barrier Discharge Plasma Enhanced Aerodynamics: Physics, Modeling and Applications”; Experiments in Fluids 46, No. 1 (2009) 1-26.
[9]     W. Kim, H. Do, G. Mungal, and M. Cappelli; “On the Role of Oxygen in Dielectric Barrier Discharge Actuation of Aerodynamic Flows”; Applied Physics Letters 91, No. 18 (2007) 181501.
[10] N. Benard, N. Balcon, and E. Moreau; “Electric wind produced by a surface dielectric barrier discharge operating in air at different pressures: aeronautical control insights”; Journal of Physics D: Applied Physics 41, No. 1 (2008) 042002.
[11] R. Anderson and S. Roy; “Preliminary experiments of barrier discharge plasma actuators using dry and humid air”; AIAA (2006) paper.0369.
[12] T. Abe, Y. Takizawa, and S. Sato; “A parametric experimental study for momentum transfer by plasma actuator,” AIAA (2007) paper.187.
[13] J. A. Valerioti and T. C. Corke;  "Pressure Dependence of Dielectric Barrier Discharge Plasma Flow Actuators", AIAA Journal 50, No. 7 (2012) 1490-1502.
[14] J. Kriegseis, S. Grundmann and C. Tropea; "Power Consumption, discharge capacitance and light emission as measures for thrust production of dielectric barrier discharge plasma actuators"; J. Appl. Phys. 110, No. 1 (2011) 013305.
[15] T. Chen and L. Xia; “Digital image processing”; Beijing: Posts & Telecommunications Press (1994).
[16] Y. Zhu and C. Huang; “An Adaptive Histogram Equalization Algorithm on the Image Gray Level Mapping”; International Conference on Solid State Devices and Materials Science, Physics Procedia  (2012) 25.