Experimental Parameter Studies of Various Plasma Actuator Concepts for Active Flow Control at Moderate Reynolds Numbers
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Beschreibung
Plasma Aktuatoren sind für die Strömungskontrolle von besonderem Interesse, da sie keine beweglichen Teile besitzen und ihren Impuls direkt im wandnächsten Bereich der Grenzschicht einer Strömung auf das Fluid übertragen. Weitere Vorteile dieser Aktuatoren sind die kurze Reaktionszeit, eine Vielzahl von Betriebsmodi und der kompakte Aufbau mit hoher Flexibilität bei der Installation. Ein wesentlicher Nachteil hingegen ist der relativ kleine Impuls den die Aktuatoren erzeugen. Daher beschränken sich bisherige Anwendungen dieser Aktuatoren meist auf den Bereich niedriger Reynoldszahlen.
In dieser experimentellen Arbeit wurden aus einer Vielzahl von diversen Plasma Aktuator Designs diejenigen identifiziert und optimiert, die den Einsatz im Bereich moderater Reynoldszahlen ermöglichen, mit dem Ziel, dadurch die Plasma Aktuator Technologie einer realen Anwendung näher zu bringen.
In der ersten Phase der Untersuchungen wurden in statischen Versuchen unter einheitlichen Bedingungen über 50 verschiedene Plasma Aktuator Designs vermessen und miteinander verglichen. Daraus konnten Optimierungsmaßnahmen, wie etwa die lokale Dickenanpassung des Isolators, abgeleitet werden.
In der zweiten Phase wurde die Auswirkung der verschiedenen Plasma Aktuatoren auf eine fundamentale Grenzschichtströmung einer ebenen Platte untersucht. Für den Vergleich und die Bewertung der Wirksamkeit der Aktuatoren wurde das Ausmaß der Verformung des Referenz-Grenzschichtprofils herangezogen.
In der dritten Phase wurden optimierte Plasma Aktuatoren an einem NACA 0012 Flügelprofil angebracht und getestet. Die Aktuierung beeinflusste die Polare des Flügels über den gesamten Bereich der Anstellwinkel bei einer moderaten Reynoldszahl von Re = 266 000 . Der erzeugte Effekt ist vergleichbar mit dem von Hochauftriebshilfen.
Autor*in
Pawel Piotrowski
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