Experimental study of subsonic aerodynamic flow control by action of cold surface plasmas at atmospheric pressure
Etude expérimentale du contrôle d'écoulements aérodynamiques subsoniques par action de plasmas froids surfaciques à pression atmosphérique
Résumé
The active flow control is currently one the major issues in aerodynamics for reducing the drag, increasing the lift and controling instabilities. The aim of this study was to develop plasma actuators. The physical properties and their effects on subsonic flows were characterized. Two configurations were used: DC surface corona discharge and AC sine dielectric barrier discharge (DBD). Electrical and optical measurements showed that these plasmas consisted of several high frequency micro-discharges. The "ionic wind" induced by these actuators was non-stationary, quite slow (a few m/s) and strongly depended on geometrical and electrical configurations. This mechanical property was used for modifying the boundary layer evolving on a flat plate and on airfoils. A succession of DBD enabled to pre-tripped the boundary layer laminar-to-turbulent transition. Flow seperations on airfoil leading edge have been delayed or deleted by plasma actuators. Finally, new kinds of actuators were developped: a pulsed DBD and plasma jets generated perpendicularly to the wall.
Le contrôle actif des écoulements aérodynamiques est l'un des enjeux majeurs actuellement en aérodynamique afin de réduire la traînée, augmenter la portance, contrôler les instabilités. Dans ce contexte, l'objet de ce travail est d'utiliser des actionneurs plasmas en caractérisant leurs propriétés physiques et leurs effets sur des écoulements. Deux configurations ont été utilisées : les décharges surfaciques "couronne" et "à barrière diélectrique" (DBD). Des mesures électriques et optiques montrent que ces plasmas sont une succession de micro-décharges. Le "vent ionique" induit par ces actionneurs est instationnaire, de faible vitesse (quelques m/s) et fortement dépendant des configurations géométriques et électriques. Cette propriété mécanique a été utilisée pour modifier la couche limite se développant sur une plaque plane puis sur des profils d'aile. Une succession de DBD a permis de déclencher précocement la transition laminaire-turbulente de la couche limite. Les décollements de bord d'attaque de l'écoulement de profils ont été retardés voire supprimés. Enfin, de nouveaux types d'actionneurs sont développés : une DBD alimentée par une haute tension impulsionnelle et des jets de plasmas perpendiculaires à la paroi.
Loading...