El actuador de plasma serpentino representa una amplia clase de actuador de plasma . Los actuadores varían del tipo estándar en que la geometría de sus electrodos se ha modificado para que sea periódica en todo su tramo. [1] [2]
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Historia
Esta clase de actuadores de plasma fue desarrollada en el Grupo de Investigación de Física Aplicada (APRG) de la Universidad de Florida en 2008 por Subrata Roy con el propósito de controlar los flujos de la capa límite laminar y turbulenta . Desde entonces, APRG ha seguido caracterizando y desarrollando usos para esta clase de actuadores de plasma. Varias patentes fueron el resultado de los primeros trabajos sobre actuadores de plasma de geometría serpentina [3] [4] [5] [6] [7]
En 2013, estos actuadores comenzaron a recibir mayor atención en la prensa científica y se escribieron varios artículos sobre estos actuadores, incluidos artículos en EurekAlert de AIP, [8] Inside Science [9] y varios blogs. [10] [11]
Mecanismos operativos y de investigación actuales
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/b/bd/Comparison_between_the_flow_fields_generated_by_traditional_%28linear%29_and_serpentine_geometry_palsma_actuators..png/220px-Comparison_between_the_flow_fields_generated_by_traditional_%28linear%29_and_serpentine_geometry_palsma_actuators..png)
Los actuadores de plasma serpentino (como otros actuadores de descarga de barrera dieléctrica , es decir, actuadores de plasma ) pueden inducir un plasma atmosférico e introducir una fuerza corporal electrohidrodinámica en un fluido. Esta fuerza del cuerpo se puede utilizar para implementar el control de flujo , y hay una variedad de aplicaciones potenciales, incluida la reducción de la resistencia aerodinámica para aviones y la estabilización del flujo en cámaras de combustión. [12]
La distinción importante entre los actuadores de plasma serpentino y las geometrías más tradicionales es que la geometría de los electrodos se ha modificado para que sea periódica en todo su espacio. Como el electrodo se ha hecho periódico, el plasma y la fuerza corporal resultantes también son periódicos en el intervalo. Con esta periodicidad de tramo, se pueden inducir efectos de flujo tridimensional en el flujo, lo que no se puede lograr con geometrías de accionador de plasma más tradicionales.
Se cree que la introducción de efectos de flujo tridimensionales permite que los actuadores de plasma apliquen niveles mucho mayores de autoridad de control, ya que permiten que los actuadores de plasma se proyecten sobre una mayor variedad de mecanismos físicos (como rayas de la capa límite [13] o inestabilidades secundarias de la onda de Tollmien-Schlichting ). Trabajos recientes indican que estos actuadores de plasma pueden tener un impacto significativo en el control de los flujos laminar y de transición en una placa plana. [14] [15] Además, se ha demostrado experimentalmente que el actuador serpentino aumenta la sustentación, disminuye la resistencia y genera momentos de balanceo de control cuando se aplica a las geometrías de las alas de los aviones. [dieciséis]
Con el mayor nivel de autoridad de control que estos actuadores de plasma pueden poseer, actualmente se están realizando investigaciones en varios laboratorios en los Estados Unidos [17] [18] y en el Reino Unido [19] que buscan aplicar estos actuadores en el mundo real. aplicaciones.
Ver también
- Actuador de plasma
- Vehículo aéreo electromagnético sin alas
- Grupo de Investigación en Física Aplicada
- Universidad de Florida
- Facultad de Ingeniería de la Universidad de Florida
Referencias
- ^ Roy, Subrata y Chin-Cheng Wang. "Modificación de flujo a granel con actuadores de plasma de herradura y serpentina". Revista de Física D: Física Aplicada 42.3 (2009): 032004.
- ^ Riherd, Mark y Subrata Roy. "Actuadores de plasma de geometría serpentina para control de flujo". Revista de física aplicada 114.8 (2013): 083303.
- ^ Patente de Estados Unidos No. 8,382,029 emitida el 26 de febrero de 2013.
- ^ Patente de Hong Kong No. 1129642B emitida el 29 de junio de 2012.
- ^ Patente china ZL200780036093.1 emitida el 19 de octubre de 2011.
- ^ Patente europea EP 2.046.640 emitida el 12 de octubre de 2011.
- ^ Patente japonesa no. 5.220.742 otorgado el 15 de marzo de 2013.
- ^ "Flujo de disputas hacia automóviles y aviones silenciosos", EurekAlert, http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-10/aiop-wft101813.php , consultado el 20/1/2014.
- ^ "Zaps en forma de serpiente al aire que fluye podría mejorar la aerodinámica del vehículo", Inside Science News Service, http://www.insidescience.org/content/snakelike-zaps-flowing-air-can-improve-vehicle-aerodynamics/1477 , visto en 20/01/14.
- ^ "La nueva geometría del actuador de plasma puede ayudar a impulsar el rendimiento aerodinámico", Diseño, productos y aplicaciones, http://www.dpaonthenet.net/article/63584/New-plasma-actuator-geometry-may-help-boost-aerodynamic- performance.aspx , consultado el 20/1/2014.
- ^ "Menos turbulencia: los actuadores de plasma podrían significar automóviles y aviones más silenciosos" Scientific Blogging 2.0, http://www.science20.com/news_articles/less_turbulence_plasma_actuators_could_mean_quieter_cars_and_aircraft-122635 , visto el 20/1/2014.
- ^ Wang, Chin-Cheng y Subrata Roy. "Estabilización de la combustión mediante actuadores de plasma serpentín". Cartas de física aplicada 99.4 (2011): 041502-041502.
- ^ Mayordomo, Kathryn M. y Brian F. Farrell. "Perturbaciones óptimas tridimensionales en el flujo de cizallamiento viscoso". Física de fluidos A: Fluid Dynamics 4 (1992): 1637.
- ^ Riherd, Mark y Subrata Roy. "Actuadores de plasma de geometría serpentina para control de flujo". Revista de física aplicada 114.8 (2013): 083303.
- ^ Dasgupta, Arnob y Subrata Roy. "Actuación de plasma tridimensional para una transición más rápida a la turbulencia". Revista de física D: Física aplicada 50.42 (2017): 425201.
- ^ Iranshahi, Kamran y Mani, Mahmoud. "Actuadores de descarga de barrera dieléctrica empleados como alternativa a los dispositivos convencionales de gran elevación". Revista de aeronaves (2018): https://doi.org/10.2514/1.C034690 .
- ^ Rizzetta, Donald P. y Miguel R. Visbal. "Investigación numérica del control basado en plasma para flujos aerodinámicos de bajo número de Reynolds". Revista AIAA 49.2 (2011): 411-425.
- ^ Rizzetta, Donald P. y Miguel R. Visbal. "Efecto del control basado en plasma sobre el rendimiento de la superficie aerodinámica de aleteo de número de Reynolds bajo". Revista AIAA 50.1 (2012): 131-147. APA
- ^ Wang, Jin-Jun, et al. "Desarrollos recientes en el control del flujo de plasma DBD". Progreso en Ciencias Aeroespaciales 62 (2013): 52-78.