Управление потоком вблизи аэродинамических тел с помощью плазменного высокочастотного актуатора

• Автор: Казанский, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ
Елава 1. Обзор литературы по задачам управления параметрами потока с помощью поверхностной плазмы электрических разрядов

1.1 Причины отрыва потока

1.2 Режимы обтекания цилиндра

1.3 Устойчивость течения в пограничном слое

1.4 Диэлектрический барьерный разряд

1.4.1 Способ создания диэлектрического барьерного разряда

1.4.2 Электрические свойства ДБР

1.4.3 Исследования структуры и скорости индуцированного потока при различных

параметрах разряда. Оптимизации актуатора
1.4.4 Силовые измерения
1.5 Влияние отрицательных ионов
1.6 Численное моделирование ДБР
1.7 Управление обтеканием аэродинамических тел с помощью плазменных актуаторов
1.7.1 Обтекание крыловых профилей
1.7.2 Обтекание цилиндра с плазменным актуатором
1.8 Управление турбулентным трением с помощью диэлектрического барьерного разряда
1.9 Выводы по главе
ЕЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК
2.1 Экспериментальная установка АДТ
2.2 Экспериментальный стенд АК
2.3 Описание ВЧ плазмогенератора
2.4 Измерительная аппаратура
2.4.1 Система измерения давления набегающего потока
2.4.2 Прямой теневой метод
2.4.3 Метод Р1У
2.4.4 Метод визуализации потока стимулированного флюоресценцией паров ацетона
2.4.5 Измерение мощности
2.4.6 Весовые измерения
2.4.7 Оптический интерферометр Майкельсона
2.5 Аэродинамические модели
2.5.1 Аэродинамическая модель круглого цилиндра

2.5.2 Аэродинамическая модель крылового профиля NACA 23012
Глава 3 Изучение параметров поверхностного ВЧ разряда емкостного типа
3.1 Условия проведения эксперимента
3.2 Измерение электрических параметров ВЧ разряда
3.3 Визуализация ударных волн вызванных зажиганием ВЧ разрядом
3.4 Измерение параметров плазмы методом оптической спектроскопии
3.5 Выводы по главе
Глава 4. Исследование влияния поверхностного ВЧ разряда на аэродинамику кругового цилиндра
4.1 Измерение статического и динамического давления в следе за цилиндрической моделью
4.2 Параметрические исследования различных модификаций ВЧ актуатора
4.3 Влияние частоты модуляции ВЧ разряда на характеристики следа за аэродинамической
моделью цилиндра
4.4 Интерференционные измерения температуры газа вблизи цилиндра
4.5 Визуализация потока на модели кругового цилиндра прямым теневым методом
4.6 Дымовая визуализация потока за моделью кругового цилиндра
4.7 Визуализация течения вблизи модели кругового цилиндра методом PIV
4.8 Измерения подъемной силы и аэродинамического сопротивления цилиндра
4.9 Выводы по главе
Глава 5 Влияние поверхностного разряда на отрыв потока на модели крылового профиля NACA 23012
5.1 Влияние поверхностного ВЧ разряда на параметры потока следа за аэродинамической
моделью при различных углах атаки
5.2 Оптимизация параметров высокочастотного разряда на обтекаемой аэродинамической
модели под углом атаки
5.3 Управление отрывом потока на передней кромке аэродинамической модели крыла NACA
23012 с помощью импульсно-периодического поверхностного высокочастотного разряда емкостного типа в высокоскоростном потоке
5.4 Визуализация обтекания аэродинамической модели крылового профиля NACA 23012
теневым методом
5.5 Визуализация течения интерферометром сдвига
5.6 Визуализация отрыва потока методом PIV
5.7 Выводы к Главе 5 и обсуждение результатов
Заключение
Список литературы

Список используемых обозначений
МГД - магнитная гидродинамика,
АП - плазменный актуатор,
ЛА - летательный аппарат,
МПА - магнитная плазменная аэродинамика,
ВЧ - высокая частота,
ВЧР - высокочастотный разряд
ВЧЕР - высокочастотный емкостной разряд
ДБР - диэлектрический барьерный разряд,
АЦП - аналого-цифровой преобразователь,
М = — - число Маха, а
а - местная скорость звука,
У* - скорость набегающего потока,
ац - угол, характеризующий положение актуатора относительно лобовой точки цилиндра
а - угол атаки крыла,
Re = - число Рейнольдса,
D - характерный размер системы, диаметр цилиндра, у - кинематическая вязкость (воздуха),
St - число Струхаля,
Гмод - частота модуляции,
fiIF - несущая частота генератора,
Цмп - время импульса,
Nhf - электрическая мощность в одном импульсе,

8 1 5 <В >

+ х = 4тт, у = 0 5тт, Зутте(пс « х = -4тт, у = 0 5тт о х = 4тт, у = 0 5тт, Азуттей1С
О о ООО О о о о н
* * + *
0 50
Ри!зе Епуе!оре Егециепсу, Нг

Рис. 1.19. Изменение максимальной осредненной за период скорости. X =± 4 мм,
У = 0,5 мм: = 50 кГц, 1нГ = 7 мкс, ита.ч=4.1 кВ.
I к-I *
1 2 ? 0 9 0 6 оз
Р1лмпа Он

ЯО 40 Л тч

Рис. 1.20. Развертка во времени максимальной величины скорости потока, индуцированной плазмой в неподвижном воздухе во время начального развития рождающегося вихря. Плазма была включена на 33 мс при частоте Гнь =25 кГц и и=3.5 кВ. Начальная скорость при 1=0 связана с остаточной скоростью потока от предыдущего разряда