Excitation of Stationary Cross-Flow Instability Modes Using a Plasma Actuator Based on Dielectric Barrier Discharge

A. Ya. Kotvitsky; Котвицкий А. Я.; I. A. Moralev; Моралёв И. А.; M. V. Ustinov; Устинов М. В.; A. A. Abdullaev; Абдуллаев А. А.

doi:10.31857/S004036442306008X

Возбуждение стационарных мод неустойчивости поперечного течения с помощью плазменного актуатора на основе диэлектрического барьерного разряда

Авторы: Котвицкий А.Я.¹, Моралёв И.А.¹, Устинов М.В.², Абдуллаев А.А.³
Учреждения:
1. Объединенный институт высоких температур РАН
2. Центральный аэрогидродинамический институт
3. Московский физико-технический институт
Выпуск: Том 61, № 6 (2023)
Страницы: 830-835
Раздел: Исследование плазмы
URL: https://journal-vniispk.ru/0040-3644/article/view/252381
DOI: https://doi.org/10.31857/S004036442306008X
ID: 252381

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлены результаты исследования стационарной моды неустойчивости поперечного течения, возбуждаемой с помощью плазменного актуатора на основе диэлектрического барьерного разряда в трехмерном пограничном слое на стреловидной пластине с наведенным градиентом давления. Показано, что актуатор генерирует моду неустойчивости заданной длины волны с начальной амплитудой до 2% от скорости набегающего потока, при этом соотношение сигнал/шум составляет не более 15%. В результате параметрического исследования получено семейство кривых нарастания возбуждаемой моды неустойчивости как функции параметров напряжения, питающего разряд. Показано, что начальная амплитуда стационарных возмущений, порождаемых актуатором в исследованном диапазоне параметров, квадратично зависит от перенапряжения на электродах и линейно от частоты, что совпадает с аналогичной зависимостью для тяги актуатора.

Список литературы

Saric W., Reed H., White E. Stability and Transition of Three-dimensional Boundary Layers // Annu. Rev. Fluid Mech. 2003. V. 35. № 1. P. 413.
Устинов М.В. Ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое (обзор). Ч. 1. Основные виды ламинарно-турбулентного перехода на стреловидном крыле // Уч. зап. ЦАГИ. 2013. Т. 44. № 1. С. 3.
Bippes H. Basic Experiments on Transition in Three-dimensional Boundary Layers Dominated by Crossflow Instability // Progress in Aerospace Sciences. 1999. V. 5. № 4. P. 363.
Borodulin V.I., Ivanov A.V., Kachanov Y.S. Swept-wing Boundary-layer Transition at Various External Perturbations: Scenarios, Criteria, and Problems of Prediction // Phys. Fluids. 2017. V. 29. № 9. P. 094101.
Messing R., Kloker M. Investigation of Suction for Laminar Flow Control of Three-dimensional Boundary Layers // J. Fluid Mech. 2010. V. 658. P. 117.
Wassermann P., Kloker M. Mechanisms and Passive Control of Crossflow-vortex-induced Transition in a Three-dimensional Boundary Layer // J. Fluid Mech. 2002. V. 456. P. 49.
Messing R., Kloker M. Effect of Suction Through Arrays of Holes in a 3-D Boundary Layer Investigated by Spatial Direct Numerical Simulation in Laminar-turbulent Transition // Proc. IUTAM Symposia “Laminar-Turbulent Transition”. Sedona: Springer, 1999. P. 235.
Dörr P., Kloker M. Stabilization of a Three-dimensional Boundary Layer by Base-flow Manipulation Using Plasma Actuators // J. Phys. D: Appl. Phys. 2015. V. 48. № 28. P. 285205.
Saric W., Carrillo R.B., Reibert M. Leading-edge Roughness as a Transition Control Mechanism // 36th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, 1998. P. 781.
Kotsonis M., Ghaemi S., Veldhuis L., Scarano F. Measurement of the Body Force Field of Plasma Actuators // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. V. 44. № 4. P. 452204.
Голуб В.В., Савельев А.С., Сеченов В.А., Сон Э.Е., Терешонок Д.В. Плазменная аэродинамика в сверхзвуковом потоке газа // ТВТ. 2010. Т. 48. № 6. С. 948.
Стариковский А.Ю., Александров Н.Л. Управление газодинамическими потоками с помощью сверхбыстрого локального нагрева в сильнонеравновесной импульсной плазме // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 2. С. 126.
Устинов М.В., Попов И.М., Селивонин И.В., Моралев И.А. Локализованное возбуждение двумерного пограничного слоя единичными микроразрядами в плазменном актуаторе // ПМТФ. 2022. Т. 63. № 4. С. 3.
Yadala S., Hehner M., Serpieri J., Benard N., Dörr P., Kloker M., Kotsonis M. Experimental Control of Swept-wing Transition through Base-flow Modification by Plasma Actuators // J. Fluid Mech. 2018. V. 844. P. R2.
Baranov S.A., Chernyshev S.L., Khomich V.Yu. et al. Experimental Cross-flow Control in a 3D Boundary Layer by Multi-discharge Plasma Actuators // Aerosp. Sci. Technol. 2021. V. 112. P. 106643.
Баранов С.А., Киселёв А.Ф., Моралев И.А., Сбоев Д.С., Толкачёв С.Н., Чернышев С.Л. Управление ламинарно-турбулентным переходом в трехмерном пограничном слое при повышенной внешней турбулентности с помощью диэлектрического барьерного разряда // Докл. РАН. 2019. Т. 486. № 6. С. 668.
Selivonin I.V., Lazukin A.V., Moravel I.A., Krivov S.A. Effect of Electrode Degradation on the Electrical Characteristics of Surface Dielectric Barrier Discharge // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. № 8. P. 850003.
Moralev I., Bityurin V., Firsov A., Sherbakova V., Selivonin I., Ustinov M. Localized Micro-discharges Group Dielectric Barrier Discharge Vortex Generators: Disturbances Source for Active Transition Control // J. Aerosp. Eng. 2020. V. 234. № 1. P. 42.
Moralev I., Sherbakova V., Selivonin I., Bityurin V., Ustinov M. Effect of the Discharge Constriction in DBD Plasma Actuator on the Laminar Boundary Layer // Int. J. Heat Mass Transfer. 2018. V. 116. P. 1326.