مطالعه تجربی تاثیر عملگر پلاسمای DBD و مکش لایه مرزی بر روی عملکرد کسکید کمپرسور محوری

محمدی صاحبدیوان, سجاد; خوشخو, روح الله; مانی, محمود; اشراقی, حمزه

مطالعه تجربی تاثیر عملگر پلاسمای DBD و مکش لایه مرزی بر روی عملکرد کسکید کمپرسور محوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ،ایران

² استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ،ایران

³ استاد، دانشگاه صنعتی امیر کبیر،تهران، ایران

⁴ دکتری، دانشگاه صنعتی امیر کبیر،تهران، ایران

چکیده

عملگر پلاسمای تخلیه سد دی الکتریک از دو الکترود تشکیل شده که نیروی حجمی حاصل از اعمال ولتاژ الکتریکی به دو سر آن، به‌ عنوان ابزار کنترل فعال جریان به کارگرفته می‌شود. در پژوهش حاضر، کنترل جدایش جریان در یک کسکید کمپرسور محوری به ‌وسیله عملگر پلاسما و مکش لایه ‌مرزی به صورت تجربی مطالعه شده است. نتایج تجربی نشان می‌دهد استفاده از عملگر پلاسما در موقعیت 30 درصد از طول وتر پره، منجر به کاهش 31 درصدی اتلاف انرژی و بهبود عملکرد کسکید کمپرسور خواهد شد. همچنین عملگر پلاسما در سرعت 10 متر بر ثانیه، باعث کاهش 1/19درصدی افت فشار کل می‌‌شود. نتایج حاصل از تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از مکش لایه مرزی با حذف جریان کم انرژی از سیستم می‌تواند در سرعت‌ 10 متر بر ثانیه به میزان 14 درصد افت فشار کل را کاهش دهد. همچنین عملکرد کسکید کمپرسور در استفاده عملگر پلاسما و مکش لایه‌ مرزی به‌ صورت هم ‌زمان و با تغییر توان مکش لایه مرزی بررسی و گزارش شده است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.23223278.1403.13.1.6.2

عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of the effect of DBD plasma actuator and boundary layer on the axial compressor cascade performance

نویسندگان [English]

Sajjad Mohammadi Sahebdivan ¹
Roohollah Khoshkhoo ²
Mahmoud Mani ³
Hamzeh Eshraghi ⁴

¹ Master's degree, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

² Assistant Professor, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

³ Professor, Amir Kabir University of Technology, Tehran, Iran

⁴ Ph.D., Amir Kabir University of Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

The DBD Plasma actuator consists of two electrodes which exert the body force resulting from the electrical excitation and is used as a tool for active flow separation control. In the current research, the control of flow separation in a linear cascade of axial compressor blades has been experimentally investigated using a DBD plasma actuator and boundary layer suction. The experimental results show that using the DBD plasma actuator in the chord position of 30%, leads to 31% decrease in the energy dissipation, and also improves the performance of the compressor cascade blades. Likewise, applying the DBD plasma actuator in the velocity of 10 m/s results in the decrement of 19.1% in total pressure loss parameter. Also, utilizing the boundary layer suction device in the same velocity, leads in elimination of low energy part of the flow, and then decreases the total pressure loss parameter up to 14%. The performance of the linear axial compressor cascade blades using a DBD plasma actuator and boundary layer suction has been investigated and reported.

کلیدواژه‌ها [English]

Axial compressor
Cascade
Plasma
Dielectric Barrier Discharge (DBD) actuator
Boundary layer
Flow separation

مراجع

[1] Seyed Shams Taleghani A, Shadaram A, Mirzaei M. Experimental study of active flow control by plasma actuator to placement of the stall angle of a NACA0012 airfoil. Journal of Fluid Mechanics and Aerodynamics. 2012; 1:1. (In Persian).

https://dorl.net/dor/20.1001.1.23223278.1402.12.1.6.5

[2] Li G, Xu Y, Yang L, Du W, Zhu J, Nie C. Low speed axial compressor stall margin improvement by unsteady plasma actuation. Journal of Thermal Science. 2014; 23:114-9.

DOI:10.1007/s11630-014-0684-8

[3] Saddoughi S, Bennett G, Boespflug M, Puterbaugh SL, Wadia AR. Experimental investigation of tip clearance flow in a transonic compressor with and without plasma actuators. Journal of Turbomachinery. 2015; 137(4):041008.

DOI:10.1115/1.4028444

[4] Ashrafi F, Michaud M, Duc Vo H. Delay of rotating stall in compressors using plasma actuators. Journal of Turbomachinery. 2016; 138(9):091009.

DOI:10.1115/1.4032840

[5] Lu H. W, Guo S, Huang Y, Wang H, Zhong J. Flow control in linear compressor cascade by inclusion of suction side dimples at varying locations. SAGE, Journal of Power and Energy, 2017; 232(6):706-721.

DOI:10.1177/0957650917752276

[6] Kadivar A, Amanifard N, Mohaddes Deylami H. Numerical investigation of flow separation control in an axial compressor cascade by plasma actuation. Iranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of ISME. 2019; 20(4):182-209.

DOR: 20.1001.1.25384775.1397.20.4.9.3

[7] Kadivar A, Amanifard N, Deylami HM, Dolati F. Flow separation control in an axial compressor cascade using various arrangement of plasma actuator. Journal of Electrostatics. 2021; 112:103580.

DOI:10.1016/j.elstat.2021.103580

[8] Setoudeh M, Khoshkhoo R. Investigation of the Effect of DBD Plasma Actuator Location on Flow Control on Cascade of Axial Compressor. Journal of Aeronautical Engineering. 2022; 24(1):57-69.

DOI:10.22034/joae.2022.316310.1073

[9] Wang Y, Zhang H,Wu Y, Li Y, Zhu Y. Superonic compressor cascade flow control using plasma actuation at low Reynolds number. Journal of Physics of Fluids, 2022; 34:027105.

DOI:10.1063/5.0081685

[10] Wang Y, Zhang H, Wu Y, Li Y, Zhu Y. Compressor Airfoil separation control using nanosecond plasma actuation at low Reynolds number. AIAA Journal, 2022; 60(2):1171-1185.

DOI:10.2514/1.J060666

[11] Vaziri, M. A. Fahimi, N. Masoudi-Rad, H., Ghadak, M. Numerical Investigation of Effects of Plasma Actuator Placement on Aerodynamic Parameters of NACA 0012 Airfoil. Fluid Mechanics & Aerodynamics, 2023; 12(1):69-78 (In Persian).

https://dorl.net/dor/20.1001.1.23223278.1402.12.1.6.5

[12] Ameri, E. Design and construction of a system to prevent boundary layer growth in a linear chain test platform. Master’sthesis, Advisor: Broumand, Amirkabir University of Technology Department of Aerospace Engineering, 2017 (In persian).

[13] Dediasi M. Jiun-Ming L. Experimental study of a DBD plasma driven channel flow. 49th AIAA Aerospace Science Meeting including the new horizons forum and Aerospace Exposition, 2011, Florid.

DOI:10.2514/6.2011-954