ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ПИТАНИЯ И ГЕОМЕТРИИ КОНСТРУКЦИИ МНОГОРАЗРЯДНОЙ АКТУАТОРНОЙ СИСТЕМЫ НА СКОРОСТЬ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОТОКА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа посвящена исследованию многоразрядных актуаторных систем, которые позволяют управлять воздушными течениями при решении задач плазменной аэродинамики. Представлены результаты исследования зависимости скорости электрогидродинамического потока от параметров высокого напряжения, частоты и мощности питания, а также от геометрических размеров элементов электродной конструкции многоразрядной актуаторной системы.

Об авторах

В. Ю Хомич

Институт электрофизики и электроэнергетики РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: khomich@ras.ru
Санкт-Петербург, Россия

Е. В Шахматов

ФГАОУ ВО Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева

Email: khomich@ras.ru
Самара, Россия

В. А Ямщиков

Институт электрофизики и электроэнергетики РАН

Email: yamshchikov@ras.ru
Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Хомич В.Ю., Ямщиков В.А. Электрогидродинамический поток для активного управления течениями газов // УФН. 2017. Т. 187. № 6. С. 653.
  2. Филимонова Е.А., Добровольская А.С. Влияние момента инициации высокочастотного коронного разряда на развитие горения в гибридном компрессионном двигателе // ТВТ. 2023. Т. 61. № 3. С. 340.
  3. Котвицкий А.Я., Моралев И.А., Устинов М.В., Абдуллаев А.А. Возбуждение стационарных мод неустойчи-вости поперечного течения с помощью плазменного актуатора на основе диэлектрического барьерного разряда // ТВТ. 2023. Т. 61. № 6. С. 830.
  4. Léger L., Moreau E., Touchard G.G. The Influence of DC Discharge on Airflow Along a Flat Plate // IEEE Trans. Industry Applications. 2002. V. 38. P. 1478.
  5. Roth J.R. Acceleration of Aerodynamic Flow Using Dielectrophoretic and Peristaltic Electrohydrodynamic Effects of Uniform Glow Discharge Plasma in Atmosphere // Phys. Plasmas. 2003. V. 10. P. 2117.
  6. Roth R.J., Xin D. Optimization of the Aerodynamic Plasma Actuator as an Electric Device of Electrohydrodynamics // 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit., 9–12 January 2006, Reno. 2006. AIAA 2006-1203.
  7. Khomich V.Yu., Rebrov I.E. In-atmosphere Electrohydrodynamic Propulsion Aircraft with Wireless Supply Onboard // J. Electrostat. 2018. V. 95. P. 1.
  8. Хомич В.Ю., Ямщиков В.А. Основы создания систем электроразрядного возбуждения мощных CO2-, N2- и F2-лазеров. М.: Физматлит, 2014. 164 с.
  9. Мошкунов С.И., Небогаткин С.В., Ребров И.Е., Хомич В.Ю., Ямщиков В.А. Система прокачки газовых смесей лазеров с использованием высокочастотного барьерного разряда // Квантовая электроника. 2011. Т. 41. № 12. С. 1093.
  10. Khomich V.Yu., Rebrov I.E., Voevodin V.V., Yamshchikov V.A., Zharkov Y.E. Spatio-temporal Evolution of Ion Current Extracted from Pulsed Dielectric Barrier Discharge // J. Phys. D: Appl. Phys. 2022. V. 55. P. 275204.
  11. Небогаткин С.В., Ребров И.Е., Хомич В.Ю., Ямщиков В.А. Мощный электрогидродинамический поток, со-здаваемый высокочастотным барьерным разрядом в газе // Успехи прикладной физики. 2014. Т. 2. № 6. С. 595.
  12. Baranov S.A., Chernyshev S.L., Kiselev A.P., Kuryachii A.P., Sboev D.S., Tolkachev S.N., Khomich V. Yu., Mosh-kunov S.I., Rebrov I.E., Yamshchikov V.A. Experimental Cross-flow Control in a 3D Boundary Layer by Mul-ti-discharge Plasma Actuators // Aerosp. Sci. Technol. 2021. V. 112. P. 106643.
  13. Khomich V.Yu., Yamshchikov V.A., Chernyshev S.L., Kuryachii A.P. Multi-Discharge Actuator Systems for Elec-trogasdynamic Flow Control // Acta Astronaut. 2021. V. 181. P. 292.
  14. Гамируллин М.Д., Курячий А.П., Ребров И.Е., Хомич В.Ю., Чернышев С.Л., Ямщиков В.А. Экспериментальная установка для исследования плазменных актуаторов, создающих электрогидродинамический поток // Прикладная физика. 2015. № 5. С. 95.
  15. Chernyshev S.L., Gamirullin M.D., Khomich V.Yu., Kuryachii A.P., Litvinov V.M., Manuilovich S.V., Moshkunov S.I., Rebrov I.E., Rusyanov D.A., Yamshchikov V.A. Electrogasdynamic Laminar Flow Control on a Swept Wing // Aerosp. Sci. Technol. 2016. V. 59. P. 155.
  16. Kriegseis J., Schwarz C., Duchmann A., Grundmann S., Tropea C. PIV-based Estimation of DBD Plasma-actuator Force Terms // 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, 9–12 January 2012, Nashville. AIAA 2012-0411.
  17. Алешин Б.С., Хомич В.Ю., Чернышев С.Л. Направления развития плазменной аэродинамики // Докл. РАН. Физика, технические науки. 2023. Т. 508. С. 5.
  18. Khomich V.Yu., Yamshchikov V.A. Effect of Power Supply Modes of Multi-Discharge Actuator Systems on their Electric Discharge and Gas-dynamic Characteristics // Acta Astronaut. 2024. V. 215. P. 135.
  19. Enloe C.L., McLaughlin T.E., VanDyken R.D., Kachner K.D., Jumper E.J., Corke T.C. Mechanisms and Responses of a Single Dielectric Barrier Plasma Actuator: Plasma Morphology // AIAA J. 2004. V. 42. P. 589.
  20. Moreau E. Airflow Control by Non-thermal Plasma Actuators // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. 605.
  21. Ramesh P.S., Jeyan M.L. Mini Unmanned Aerial Systems (UAV): A Review of the Parameters for Classification of a Mini UAV // Int. J. AAA. 2020. V. 7. № 3. 5.
  22. Su Z., Li J., Liang H., Zheng B.-R., Wei B., Chen J., Xie L.-K. UAV Flight Test of Plasma Slats and Ailerons with Microsecond Dielectric Barrier Discharge. // Chinese Physics B. 2018. V. 27. P. 105205.
  23. Garcia M., Greenblatt D. Mini UAV with DBD-plasma-based Flow Control // AIAA Aviation and Aeronautics Forum and Exposition, San Diego. AIAA 2023-4306.
  24. Sekimoto S., Kato H., Fujii K., Yoneda H. In-flight Demonstration of Stall Improvement Using a Plasma Actuator for a Small Unmanned Aerial Vehicle // Aerospace. 2022. V. 9. P. 144.
  25. Grundmann S., Tropea C. Experimental Transition Delay Using Glow-discharge Plasma Actuators // Exp. Fluids. 2007. V. 42. P. 653.
  26. Grundmann S., Tropea C. Active Cancellation of Artificially Introduced Tollmien–Schlichting Waves Using Plasma Actuators // Exp. Fluids. 2008. V. 44. P. 795.
  27. Chernyshev S., Gadzhimagomedov G., Kuryachiy A., Sboev D., Tolkachev S. 3D Turbulent Boundary Layer Sep-aration Control by Multi-Discharge Plasma Actuator // Aerospace. 2023. V. 10. P. 869.
  28. Thomas F.O., Corke T., Duong A., Midya S., Yates K. Turbulent Drag Reduction Using Pulsed-DC Plasma Actua-tion // J. Phys. D: Appl. Phys. 2019. V. 52. P. 434001.
  29. Castellanos R., Michelis T., Discetti S., Ianiro A., Kotsonis M. Reducing Turbulent Convective Heat Transfer with Streamwise Plasma Vortex Generators // Exp. Therm. Fluid. Sci. 2022. V. 134. P. 110596.
  30. Khanjari H., Varacalli M., Hanson R.E. Streamwise Extent and Ramp Rate Effects on Laminar Boundary Layer Response to Plasma Actuator Vortex Generators // J. Fluids Eng. 2023. V. 145. P. 061101.
  31. Jafroudi S.S.M., Amanifard N., Deylami H.M. Heat Transfer Enhancement Through a Rectangular Channel by DBD Plasma Actuators as Vortex Generators // Eur. Phys. J. Plus. 2021. V. 136. P. 492.
  32. Малашин М.В., Мошкунов С.И., Ребров И.E., Хомич В.Ю., Шершунова Е.А. Высоковольтные твердотельные ключи микросекундного диапазона // ПТЭ. 2014. № 2. С. 53.
  33. Малашин М.В., Мошкунов С.И., Хомич В.Ю., Шершунова Е.А. Полупроводниковый генератор высоковольтных прямоугольных импульсов для питания барьерного разряда // ПТЭ. 2016. № 2. С. 71.
  34. Borghi C.A., Cristofolini A., Grandi G., Neretti G., Seri P. A Plasma Aerodynamic Actuator Supplied by a Multilevel Generator Operating with Different Voltage Wave Forms // Plasma Sources Sci. Technol. 2015. V. 24. P. 045018.
  35. Balcon N., Benard N., Lagmich Y., Boeuf J.P., Touc-hard G., Moreau E. Positive and Negative Sawtooth Signals Applied to a DBD Plasma Actuator Influence on the Electric Wind // J. Electrostat. 2009. V. 67. P. 140.
  36. Benard N., Moreau E. Role of the Electric Waveform Supplying a Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuator // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 100. P. 193503.
  37. Kotsonis M., Ghaemi S. Performance Improvement of Plasma Actuators Using Asymmetric High Voltage Wave-forms // J. Phys. D: Appl. Phys. 2012. V. 45. P. 045204.
  38. Dragonas F.A., Neretti G., Sanjeevikumar P., Grandi G. High-voltage High-frequency Arbitrary Waveform Multilevel Generator for DBD Plasma Actuators // IEEE Trans. Industry Applications. 2015. V. 51. P. 57.
  39. Opaits D.F., Neretti G., Likhanskii A.V., Zaidi S., Shneider M.N., Miles R.B., Macheret S.O. Experimental Investiga-tion on Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuators Driven by Repetitive High-Voltage Nanosecond Pulses with DC or Low-Frequency Sinusoidal Bias // 38th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conf. 25–28 June 2007, Miami. AIAA 2007-4532.
  40. Opaits D.F., Neretti G., Zaidi S.H., Shneider M.N., Miles R.B., Likhanskii A.V., Macheret S.O. DBD Plasma Actua-tor Driven by a Combination of Low Frequency Bias Voltage and Nanosecond Pulses // 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. 2008. P. 1372.
  41. Dawson R., Little J. Characterization of Nanosecond Pulse Driven Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuators for Aerodynamic Flow Control // J. Appl. Physics. 2013. V. 113. № 10. 103302.
  42. Benard N., Zouzou N., Claverie A., Sotton J., Moreau E. Optical Visualization and Electrical Characterization of Fast-Rising Pulsed Dielectric Barrier Discharge for Airflow Control Applications // J. Appl. Phys. 2012. V. 111. P. 033303.
  43. Neretti G. Active Flow Control by Using Plasma Actuators. Chapter in Book: Recent Progress in Some Aircraft Technologies. InTechOpen, 2016. P. 13.
  44. Небогаткин С.В., Ребров И.E., Хомич В.Ю., Ямщиков В.А. Оптимизация параметров многоразрядной акту-аторной системы // Прикладная физика. 2018. № 4. С. 38.
  45. Хансуваров К.И., Цейтлин В.Г. Техника измерения давления, расхода, количества и уровня жидкости, газа и пара: Учеб. пособ. для техникумов. М.: Изд-во стандартов, 1990. 287 с.
  46. ASP1400 Datasheet. V. 2. 2008. https://sensirion.com/media/documents/51693FFE/6183D647/Sensirion_Differential_Pressure_Datasheet_ASP1400.pdf
  47. Kriegseis J., Grundmann S., Tropea C. Capacitance and Power Consumption Quantification of Dielectric Barrier Discharge (DBD) Plasma Actuators // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. P. 013305.
  48. Ashpis D.E., Laun M.C., Griebeler E.L. Progress Toward Accurate Measurements of Power Consumption of DBD Plasma Actuators // AIAA J. 2017. V. 55. № 7. P. 2254.
  49. Kriegseis J., Möller B., Grundmann S., Tropea C. Capacitance and Power Consumption Quantification of Dielectric Barrier Discharge (DBD) Plasma Actuators // J. Electrostatics. 2011. V. 69. P. 302.
  50. Jiang H., Shao T., Zhang C., Yan P., Niu Z., Zhou Y. Effect of Grounded Electrode’s Width on Electrical Charac-teristics of Nanosecond-pulse Surface DBD // IEEE Conf. Electrical Insulation and Dielectric Phenomena (CEIDP 2013), 20–23 October 2013, Shenzhen, China. 2013. V. 2. P. 1030.
  51. Соколова М.В., Воеводин В.В., Лазукин А.В., Лысов Н.Ю., Темников А.Г., Черненский Л.Л. Поверхностный электрический разряд в воздухе и его применение в высоковольтных электротехнологиях: Учебное пособие. М.: Изд-во МЭИ, 2024. 124 с.
  52. Soloviev V.R. Analytical Estimation of the Thrust Generated by a Surface Dielectric Barrier Discharge // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. V. 45. № 2. P. 025205.
  53. Soloviev V.R., Selivonin I.V., Moralev I.A. Breakdown Voltage for Surface Dielectric Barrier Discharge Ignition in Atmospheric Air // Phys. Plasmas. 2017. V. 24. № 10. P. 103528.
  54. Кучинский Г.С., Кизеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Изоляция установок высокого напряжения. М.: Энерго-атомиздат, 1987. 368 с.
  55. Debien N., Benard N., Moreau E. Single and Multi-DBD Plasma Actuators Based on Wire HV Electrode // 30th Int. Conf. Phenomena in Ionized Gases (ICPIG). 28 August – 2 September 2011, Belfast. 2011. C10.
  56. Pons J., Moreau E., Touchard G. Electrohydrodynamic Properties of Surface Dielectric Barrier Discharges in Am-bient Air for Aerodynamic Airflow Control // 28th Int. Conf. Phenomena in Ionized Gases (ICPIG), 15–20 July 2007, Prague. https://hal.science/hal-00179395v1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».