پديد آورنده :
شمسبگي، علي
عنوان :
مطالعه عددي و تجربي تأثير كنترل فعال جريان به روش عملگر پلاسمايي با تخليه مانع ديالكتريك سطحي روي ايرفويل ناكا0015
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 94ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
كنترل فعال جريان , عملگر پلاسمايي , آشكارسازي جريان , تخليه مانع ديالكتريك سطحي , شبيهسازي پلاسماي ديبيدي , بهبود عملكرد آيروديناميكي
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/03/04
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/03/06
چكيده فارسي :
امروزه با توجه به اهميت موضوع افزايش ضريب ليفت و راندمان آيروديناميكي در توربينهاي بادي، روشهاي نوين افزايش راندمان آيروديناميكي بسيار مورد توجه قرار گرفته است. يكي از راههاي افزايش راندمان آيروديناميكي استفاده از عملگر پلاسماي ديبيدي است. در بخش اول پژوهش، شبيه سازي عددي ميدان جريان در حضور عملگر پلاسما ديبيدي توسط نرم افزار فلوئنت با استفاده از مدل الكترواستاتيك سوزن-هوانگ (بوچمال) براي شبيه سازي نيروي القايي ناشي از عملگر پلاسما انجام گرفت و نيروي القائي توسط UDF نويسي بصورت ترم چشمه به معادله مومنتوم اضافه شد. شبيه سازيهاي عددي در عدد رينولدز 13،700 و در زواياي حمله 0 تا 24 درجه انجام گرفت و تأثير سه مكان الكترود پلاسما روي ضرايب ليفت و درگ ايرفويل مورد بررسي قرار گرفت و با ايرفويل بدون پلاسما مقايسه شد. نتايج اين بخش براي مكان اول الكترود (x=30 ميليمتر)، تعويق 6 درجهاي زاويه استال و افزايش 79 درصدي نسبت ليفت به درگ، براي مكان دوم الكترود (x=50 ميليمتر)، تعويق 2 درجهاي زاويه استال و افزايش 38 درصدي نسبت ليفت به درگ و براي مكان سوم الكترود (x=70 ميليمتر)، افزايش 22 درصدي نسبت ليفت به درگ بدون تغيير زاويه استال را نشان داد. در بخش دوم، مدل آزمايشگاهي هندسهي ايرفويل ناكا0015 به همراه بستر آزمون عملگر پلاسما طراحي و ساخته شده و پس از نصب مدل درون تونل دود، اثر پلاسما بر ميدان جريان اطراف ايرفويل، به صورت كيفي بررسي شد. آزمونهاي آشكارسازي با استفاده از خط دود در عدد رينولدز 6،850 و در زواياي حمله 0 تا 24 درجه انجام گرفت و موقعيت نقطه جدايش جريان و اندازه ناحيه ويك براي مدل با و بدون عملگر پلاسما بصورت كيفي مقايسه شد. نتايج اين بخش بيانگر تعويق جدايش جريان و كاهش اندازه ناحيه ويك در اثر استفاده از پلاسماي ديبيدي بود. عملگر پلاسما در مكان اول الكترود تا زاويه 18 درجه، مكان دوم الكترود تا زاويه 15 درجه و مكان سوم الكترود تا زاويه 9 درجه توانست نقطهي جدايش را كاملاً از بين ببرد به طوري كه ناحيه ويك قابل شهود نبود. با افزايش بيشتر زاويه حمله براي مكان هاي الكترود، عملگر پلاسما نتوانست نقطه جدايش را كاملاً از بين ببرد، بلكه توانست نقطه جدايش را به تعويق بيندازد و ضخامت ناحيه ويك را كاهش دهد.
چكيده انگليسي :
Nowadays, due to the importance of increasing the lift coefficient and aerodynamic efficiency in wind turbines, modern methods for enhancing aerodynamic performance have received considerable attention. One such method is the use of the Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma actuator. In the first part of this research, numerical simulation of the flow field in the presence of a DBD plasma actuator was performed using Fluent software. The electrostatic Suzen–Huang (Bouchaal) model was used to simulate the body force induced by the plasma actuator, and the induced force was added as a source term to the momentum equation via User-Defined Functions (UDF). Numerical simulations were conducted at a Reynolds number of 13,700 and for angles of attack ranging from 0 to 24 degrees. The effect of three different electrode positions on the lift and drag coefficients of the airfoil was investigated and compared with the airfoil without plasma. The results of this section showed that for the first electrode location (x = 30 mm), the stall angle was delayed by 6 degrees and the lift-to-drag ratio increased by 79%; for the second electrode location (x = 50 mm), the stall angle was delayed by 2 degrees and the lift-to-drag ratio increased by 38%; and for the third electrode location (x = 70 mm), the lift-to-drag ratio increased by 22% without any change in the stall angle.
In the second part, a laboratory model of the NACA 0015 airfoil geometry along with a test bed for the plasma actuator was designed and built. After installing the model in a smoke tunnel, the effect of plasma on the flow field around the airfoil was qualitatively investigated. Flow visualization tests using smoke lines were conducted at a Reynolds number of 6,850 and for angles of attack from 0 to 24 degrees. The location of the flow separation point and the size of the wake region for the models with and without plasma actuators were qualitatively compared. The results of this section indicated a delay in flow separation and a reduction in the wake region size due to the use of DBD plasma. The plasma actuator was able to completely eliminate the separation point up to an angle of 18 degrees for the first electrode position, 15 degrees for the second position, and 9 degrees for the third. At higher angles of attack, the plasma actuator could not fully eliminate the separation point but was still able to delay it and reduce the thickness of the wake region.
استاد راهنما :
مهدي نيلي احمدآبادي
استاد مشاور :
حامد خدابخشيان نائيني
استاد داور :
احمد سوهان كار اصفهاني , محمدرضا توكلي نژاد
