DEVELOPMENT TRENDS IN PLASMA AERODYNAMICS

B. S. Aleshin; Алешин Б. С.; V. Yu. Khomich; Хомич В. Ю.; S. L. Chernyshev; Чернышев С. Л.

doi:10.31857/S2686740023010017

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ПЛАЗМЕННОЙ АЭРОДИНАМИКИ

Авторы: Алешин Б.С.¹, Хомич В.Ю.², Чернышев С.Л.³
Учреждения:
1. Национальный исследовательский центр “Институт имени Н.Е. Жуковского”
2. Институт электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук
3. Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского
Выпуск: Том 508, № 1 (2023)
Страницы: 3-8
Раздел: ФИЗИКА
URL: https://journal-vniispk.ru/2686-7400/article/view/135903
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686740023010017
EDN: https://elibrary.ru/TKUXZG
ID: 135903

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Предлагаются наиболее перспективные направления исследований в области плазменной аэродинамики. На основе представленных экспериментальных данных, полученных в последнее время, рассматриваются возможности использования объемного силового воздействия на течение газа в аэродинамических приложениях, реализуемого с помощью приповерхностных электрических разрядов. Одним из таких приложений является увеличение протяженности ламинарного участка пограничного слоя на стреловидном крыле с целью уменьшения аэродинамического сопротивления летательного аппарата в крейсерском режиме полета. Второе направление связано с управлением трехмерным отрывом пограничного слоя на элементах механизации стреловидного крыла на режимах взлета и посадки. И третье направление – уменьшение поверхностного трения в турбулентном пограничном слое, который реализуется на большей части поверхности современных около- и сверхзвуковых летательных аппаратов. Предлагаемые исследования имеют не только прикладное, но и фундаментальное значение ввиду физической сложности изучаемых явлений.

Ключевые слова

генератор высоковольтных импульсов, холодная плазма, трехмерный пограничный слой, ламинарно-турбулентный переход, отрыв пограничного слоя, турбулентное трение

Список литературы

Хомич В.Ю., Ямщиков В.А. Электрогидродинамический поток для активного управления течениями газов // Успехи физических наук. 2017. Т. 187. № 6. С. 653–666. https://doi.org/10.3367/UFNr.2017.01.038047
Moreau E. Airflow control by non-thermal plasma actuators // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. 605–636. https://doi.org/10.1088/0022-3727/40/3/S01
Cattafesta L.N., Sheplak M. Actuators for active flow control // Annu. Rev. Fluid Mech. 2011. V. 43. P. 247–272. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-122109-160634
Касьянов В.А., Боярский Г.Н., Фридланд В.Я. Экспериментальное исследование влияния электрогидродинамического эффекта на аэродинамические характеристики профиля // Некоторые вопросы аэродинамики и электрогидродинамики: Сб. науч. тр. К.: КИИГА, 1966. Вып. 2.
Roth J.R., Sherman D., Wilkinson S.P. Boundary layer flow control with a one atmosphere uniform glow discharge surface plasma // AIAA Paper. 1998. № 1998–328. 28 p. https://doi.org/10.2514/6.1998-328
Corke T.C., Post M.L., Orlov D.M. SDBD plasma enhanced aerodynamics: concepts, optimization and applications // Prog. Aerospace Sci. 2007. V. 43. P. 193–217. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2007.06.001
Corke T.C., Enloe C.L., Wilkinson S.P. Dielectric barrier discharge plasma actuators for flow control // Annu. Rev. Fluid Mech. 2010. V. 42. P. 505–529. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-121108-145550
Wang J.-J., Choi K.-S., Feng L.-H., Jukes T.N., Whalley R.D. Recent developments in DBD plasma flow control // Prog. Aerospace Sci. 2013. V. 62. P. 52–78. https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2013.05.003
Kriegseis J., Simon B., Grundmann S. Towards in-flight applications? A review on dielectric barrier discharge-based boundary-layer control // Appl. Mech. Rev. 2016. V. 68. № 2. P. 020802. https://doi.org/10.1115/1.4033570
Yadala S., Hehner M.T., Serpieri J., Benard N., Dörr P.C., Kloker M.J., Kotsonis M. Experimental control of swept-wing transition through base-flow modification by plasma actuators // J. Fluid Mech. 2018. V. 844. R2. 11 p. https://doi.org/10.1017/jfm.2018.268
Benard N., Moreau E. Electrical and mechanical characteristics of surface AC dielectric barrier discharge plasma actuators applied to airflow control // Exp. Fluids. 2014. V. 55. P. 1846. https://doi.org/10.1007/s00348-014-1846-x
Гамируллин М.Д., Курячий А.П., Литвинов В.М., Чернышев С.Л. Исследование упрощенной схемы набора плазменных актуаторов для управления течением в пограничном слое // Уч. зап. ЦАГИ. 2014. Т. XLV. № 6. С. 28–35.
Мошкунов С.И., Хомич В.Ю. Генераторы высоковольтных импульсов на основе составных твердотельных коммутаторов. М.: Физматлит, 2018. 166 с.
Алешин Б.С., Хомич В.Ю., Чернышев С.Л. Развитие метода силового электродинамического воздействия на пограничный слой для активного управления аэродинамическими течениями // ДАН. 2016. Т. 471. № 6. С. 662–664. https://doi.org/10.7868/S0869565216360081
Khomich V.Yu., Yamshchikov V.A., Chernyshev S.L., Kuryachii A.P. Multi-discharge actuator system for electrogasdynamic flow control // Acta Astronautica. 2021. V. 101. P. 292–300. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2021.01.032
Баранов С.А., Гамируллин М.Д., Киселев А.Ф., Курячий А.П., Сбоев Д.С., Толкачев С.Н., Чернышев С.Л. Ослабление неустойчивости поперечного течения в трехмерном пограничном слое с помощью многоразрядной актуаторной системы // ДАН. 2019. Т. 488. № 2. С. 147–152. https://doi.org/10.31857/S0869-56524882147-152
Baranov S.A., Chernyshev S.L., Khomich V.Yu., Kise-lev A.Ph., Kuryachii A.P., Moshkunov S.I., Rebrov I.E., Sboev D.S., Tolkachev S.N., Yamshchikov V.A. Experimental cross-flow control in a 3D boundary layer by multi-discharge plasma actuators // Aerosp. Sci. Technol. 2021. V. 112. P. 106643. https://doi.org/10.1016/j.ast.2021.106643
Wilkinson S.P. Investigation of an oscillating surface plasma for turbulent drag reduction // AIAA Paper 2003–1023. 2003. 19 p.
Jukes T.N., Choi K.-S., Johnson G.A., Scott S.J. Turbulent drag reduction by surface plasma through spanwise flow oscillation // AIAA Paper 2006-3693, 2006. 14 p. https://doi.org/10.2514/6.2006-3693
Коган М.Н., Литвинов В.М., Пименова Т.А., Успенский А.А. Исследование возможности уменьшения сопротивления турбулентного пограничного слоя при воздействии диэлектрического барьерного разряда // Ученые записки ЦАГИ. 2012. Т. 43. № 5. С. 1–14.
Corke T.C., Thomas F.O. Active and passive turbulent boundary layer drag reduction // AIAA Journal. 2018. V. 56. Issue 10. P. 3835–3847. https://doi.org/10.2514/1.J056949
Duong A.H., Corke T.C., Thomas F.O. Characteristics of drag reduced turbulent boundary layers through pulsed-DC plasma actuation // AIAA Paper 2020-0098, 2020. 32 p.
Orlandi P., Jimenez J. On the generation of turbulent wall friction // Phys. Fluids. 1994. V.6. № 2. P. 634–641.
Nakai S., Nishida H., Oshio Y. Investigation on performance characteristics of dielectric discharge plasma actuator using pulsed-dc waveform // J. Fluid Sci. Tech. 2018. V. 13. No. 3. 13 p. https://doi.org/10.1299/jfst.2018jfst0018
Maslov A., Sidorenko A.A., Zanin B.Yu., Postnikov B.V., Budovsky A.D., Malmuth N.D. Plasma control of flow separation on swept wing at high angles of attack // AIAA 2008-540. 2008. 14 p.