Experimental investigation of the signal modulation on the active control of flow around Naca0015 airfoil by plasma actuator

Bu tez çalışmasında, aktif akış kontrol yöntemlerinden biri olan DBD plazma aktüatör NACA0015 model uçak kanadı profiline uygulanarak plazma aktüatör sürüm sinyalinin farklı formlarının akış kontrolü üzerine etkisi incelenmiştir. Deneyler, Reynolds sayısının 10000-80000 aralığında gerçekleştirilmiş olup sinyal modülasyonunun etkisi Reynolds sayısının 36000 değerinde ölçülmüştür. Test modeline etki eden kaldırma kuvveti yük hücresi ile farklı hücum açılarında ölçülerek kaldırma kuvvet katsayıları hesaplanmıştır. Duman-tel yöntemi ile akış görüntülemesi yapılarak model etrafındaki akış yapısı üzerine plazma aktüatörün etkileri ortaya konulmuştur. Plazma aktüatörün performansını etkileyen elektriksel parametreler olan yüksek voltaj ve RF frekansının yanı sıra, artan veya azalan genlik modülasyonuna ait uyarım frekansı, yüzde aktiflik süresi, yüzde aktiflik süresinin sinyal periyodu üzerindeki konumu gibi parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Uygulanan ölçüm aralıklarında sinyal yapılarına göre kaldırma kuvvetinde elde edilen iyileştirmelerin seviyeleri belirlenmiştir. Sinyal modülasyonu daha az enerji harcamasını sağlayarak aynı aktif akış kontrolünün yapılmasının mümkün olabileceğini ortaya koymuşturIn this thesis DBD plasma actuator which is one of the active flow control method, was applied on NACA0015 airfoil. This plasma actuator was investigated on flow control by using different forms of release signals. Experiments were carried out at Reynolds Numbers between 10000 and 80000 and effect of signal modulation at 36000 Reynolds Numbers was particularly measured. Lift force acted on test model was measured with load cell for different angle of attack. Depending on this measurement, drag coefficient was calculated. In this experiment to show effect of plasma actuator, smoke-wire method was used. Parameters which affect the performance of plasma actuator were high voltage, RF frequency, increasing and decreasing amplitude modulation, duty cycle, percent and position of active time on the excitation signal period. At applied measurement ranges according to signal modulation, the levels of improvement obtained from lift force were defined. Signal modulation showed that it was possible to achieve the same performance for flow control by using the less energy

DBD PLAZMA EYLEYİCİSİ SİNYAL MODÜLASYONUNUN NACA 0015 ETRAFINDAKİ AKIŞ KONTROLÜNE ETKİSİ

Effects of DBD plasma actuator driven by six different type modulated signals on flow around NACA 0015 airfoil are experimentally investigated for lift augmentation. One actuator attached to the upside of the airfoil at x/c = 0.1 is used. Force measurement and smoke wire flow visualization are performed in a low speed wind tunnel. For Re= 3.6x104, the actuator is driven with six different signal modulations among which frequency modulation, amplitude modulation, excitation frequency and duty cycle at ? = 10°. SM4 including amplitude modulation is indicated to have better performance than the other signal modulations. Signal modulations provide energy savings while generating plasma to increase the lift coefficient. The obtained results indicate that as the dimensionless excitation frequency (F+) is 1 at low duty cycle, a better lift coefficient is obtained in comparison with the other F+ values. For Re= 3x104, the lift coefficient is proportionally increased with driving voltage and frequency due to increasing induced flow at ? = 10°. Flow visualization results showed that the separated shear layer at the leading edge gets closer to the (suction) surface of the airfoil by increasing the driving voltage from 6 kVpp to 8 kVpp which confirms the driving voltage effect.NACA 0015 uçak kanadı etrafındaki akış üzerine altı farklı tipte sinyalle sürülen DBD plazma eyleyicisinin etkileri kaldırma kuvvetinin arttırılması için deneysel olarak incelenmiştir. Uçak kanadının x/c = 0.1 konumuna yerleştirilen tek eyleyici kullanılmıştır. Kuvvet ölçümü ve duman tek akış görüntülemesi düşük hızlı bir rüzgar tünelinde gerçekleştirilmiştir. Frekans modülasyonu, genlik modülasyonu, uyarım frekansı ve doluluk boşluk oranını içeren altı farklı sinyalle Re = 3.6x104 için ? = 10°’da eyleyici sürülmüştür. Genlik modülasyonunu içeren SM4 diger sinyal modülasyonlarından daha iyi performans göstermiştir. Sinyal modülasyonu, kaldırma kuvvetini arttırmak için plazma üretirken enerji tasarrufu sağlayabilir. Elde edilen sonuçlar, boyutsuz uyarım frekansı (F+) düşük doluluk boşluk oranı F+ = 1’deyken, en iyi kaldırma katsayısının diğer F+ değerleriyle karşılaştırıldığında elde edildiğini göstermiştir. Re = 3x104 için kaldırma katsayısı, sürüm voltajı ve frekansıyla orantılı bir şekilde ? = 10° derecede eyleyici hızının artmasından dolayı artmıştır. Akış görüntüleme sonuçları, hücum kenarında ayrılmış kayma tabakasının sürüm voltajının 6 kVpp’dan 8 kVpp’a artmasıyla uçak kanadının yüzeyi üzerine yaklaşması sürüm voltajının etkisini doğrulamaktadır