بررسی تأثیر مکان قرارگیری عملگرپلاسما تخلیه سد دی‌الکتریک بر کنترل جریان روی یک ردیف پره کمپرسورمحوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا-گرایش آیرودینامیک، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران

2 استادیار مهندسی هوافضا-گرایش آیرودینامیک، مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران

چکیده

در دهه گذشته، کنترل جدایش جریان بر سطح کسکید کمپرسور به‌منظور افزایش راندمان و کاهش میزان افت فشار سکون همواره موردتوجه دانشمندان بوده است. یکی از روش های کنترل فعال جریان، استفاده از عملگر پلاسمای تخلیه سد دی الکتریک می باشد. در این تحقیق، تأثیر عملگر پلاسمای تخلیه سد دی‌الکتریک بر کنترل جدایش جریان بر روی سطح پره و پوسته یک ردیف پره کمپرسور محوری شبیه‌سازی‌شده است. معادلات ناویراستوکس به‌صورت، پایا، تراکم پذیر و سه‌بعدی در نظر گرفته‌شده و از مدل اغتشاشی k-w SST ، جهت شبیه سازی جریان مغشوش استفاده‌شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی، در ابتدا مورد اعتبارسنجی قرارگرفته و سپس، به بررسی تأثیر قرارگیری عملگرهای پلاسما در سه موقعیت سه مکانی برای استفاده از عملگر پلاسما بر سطح دیواره، بر سطح مکش پره و استفاده هم‌زمان از عملگر پلاسما در هر دو مکان، در زوایای برخورد مختلف جریان پرداخته‌شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که استفاده از عملگر پلاسما بر سطح پوسته نسبت به استفاده از عملگر پلاسما بر سطح مکش، تأثیر بیشتری در بهبود ضریب افت فشار سکون دارد. همچنین، استفاده از عملگر پلاسما بر سطح مکش در زوایای برخورد مثبت و در زاویه برخورد نقطه ی طراحی نسبت به قرارگیری دو نوع دیگر از عملگرهای پلاسما بر کاهش جدایش گوشه مؤثرتر است.

کلیدواژه‌ها


[1] R. Aungier and I. Cassin, “Axial-flow compressors: A Strategy for aerodynamic design and analysis”, Applied Mechanic Review Journal, vol. 54, no. 4, pp. 1-22, 2003.
[2] V. Zander, M. Hecklau and W.  Nitsche, “Active flow control by means of synthetic jets on a highly loaded compressor cascade”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, vol. 225, no.7, pp.897-908, 2011.
[3] B. Dong, J. Bauchire, J. Pouvesle, P. Magnire, and D. Hong, “Experimental study of A DBD surface discharge for the active control of subsonic airflow”, Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 41, no. 15, 2008.
[4] Y. Li, Y. Wu, M. Zhau and C. Su, “Control of the corner separation in a compressor cascade by steady and unsteady plasma aerodynamic actuation”, Experiments in Fluids, vol. 48, pp. 1015-1023, 2010.
[5] M. G. De Giorgi, S. Traficante, C. Luca, D. Bello, A. Ficarella, “Active flow control techniques on a stator compressor cascade: a comparison between synthetic jet and plasma actuators,” ASME Turbo Expo 2012: Turbine Technical Conference and Exposition, American Society of Mechanical Engineers, Vol.48, pp.1015-1023, 2012.
[6] S. Lemire and H. Vo, “Reduction of fan and compressor wake defect using plasma actuation for tonal noise reduction,” Journal of Turbomachinery, vol. 133, no. 1, pp.1-17, 2011.
[7] S. Lemire, H. Vo, and M. W. Benner, “Performance improvement of axial compressors and fans with plasma actuation”, International Journal of Rotating Machinery, vol. 2009, pp-1-13, 2009.
[8] Y. Wu, X. Zhao, Y. Li and J. Li, Corner Separation control in a highly loaded compressor cascade using plasma aerodynamic actuation”, ASME Turbo Expo 2012: Turbine Technical Conference and Exposition, NO. GT2012-69196, pp. 323-332, 2012.
[9] X. Zhao, Y. Wu, Y. Li, X. Wag and Q. Zhao, “Topological analysis of plasma flow control on corner separation in a highly loaded compressor cascade,” Acta Mechanica Sinica, vol. 28, no. 5, 2012.
[10] Z. Xiaohu, Y. Li, Y. Wu and T. Zhu, “Numerical investigation of flow separation control on a highly loaded compressor cascade by plasma aerodynamic actuation”, Chinese Journal of Aeronautics, vol.25, pp. 349-360, 2012.
[11] E. Akcayoz, H. D. Vo and A. Mahallati, “Controlling corner stall separation with plasma actuators in a compressor cascade,” Journal of Turbomachinery, vol. 138, no.8, pp.1-13, 2016.
[12] A. Kadivar, N. Amanifard, H. Mohaddes Deylami, “Numerical investigation of flow separation control in an axial compressor cascade by plasma actuation”, Journal of Fluid Mechanics and Heat Transfer, vol. 20, no.4, pp. 182-209, 2019.
[13] A. Kadivar, N. Aminifard, H. Mohaddes Deylami and F. Dolati, “Flow separation control in an axial compressor cascade using various arrangement of plasma actuator”, Journal of Electrostatics, vol. 112, no. 103580, pp.1-12, 2021.
[14] B. Jayaraman, W. Shyy, S. Thakur, “Modeling of dielectric barrier discharge and resulting fluid dynamics”, 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, AIAA, pp. 2006-686, 2006.
[15] D. Gaitonde, M. Visbal and S. Roy, “Control of flow past a wing section with plasma-based body forces,” 36th AIAA Plasma dynamics and Lasers Conference, AIAA, pp. 2005-5302, 2005.
[16] B. Jayaraman, W. Shyy, “Flow control and thermal management using dielectric glow discharge concepts”, 33rd AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, AIAA pp. 2003-3712, 2003.
[17] R. Khoshkhoo, A. Jahangirian, “Numerical simulation of flow separation control using multiple DBD plasma actuators,” Journal of Applied Fluid Mechanics, vol. 9, no. 4, pp.1865-1875, 2016.
[18] A. Hergt, R. Meyer, K. Liesner, E. Nicke, “A new approach for compressor endwall contouring,” ASME 2011 Turbo Expo: Turbine Technical Conference and Exposition, American Society of Mechanical Engineers, 2011.