On the formation of streamwise vortices by plasma vortex generators

Abstract

The streamwise vortices generated by dielectric-barrier-discharge plasma actuators in the laminar boundary layer were investigated using particle image velocimetry to understand the vortex-formation mechanisms. The plasma vortex generator was oriented along the primary flow direction to produce a body force in the spanwise direction. This created a spanwise-directed wall jet which interacted with the oncoming boundary layer to form a coherent streamwise vortex. It was found that the streamwise vortices were formed by the twisting and folding of the spanwise vorticity in the oncoming boundary layer into the outer shear layer of the spanwise wall jet, which added its own vorticity to increase the circulation along the actuator length. This is similar to the delta-shaped, vane-type vortex generator, except that the circulation was enhanced by the addition of the vorticity in the plasma jet. It was also observed that the plasma vortex was formed close to the wall with an enhanced wall-ward entrainment, which created strong downwash above the actuator.

Концевые Эффекты При Обтекании Плазменного Актуатора

“…При установке такого актуатора во внешний поток ее действие должно приводить к внесению в пограничный слой продольной завихренности и формированию продольных вихрей. По-дробно механизм формирования продольных вихрей в вихрегенераторах на основе плазменных актуаторов (PSVG) рассмотрен в [13,14]. В свою очередь, перенос импульса в вихрях должен приводить к существенным изменениям структуры пограничного слоя.…”

Plasma Virtual Actuators for Flow Control

“…The flow velocity could reach to 10 m/s. The induced flow will develop into a wall jet during a continuous operation of plasma actuators, as shown in Figure 2 [4]. Strong entrainment towards the wall is clearly seen around the actuator, while the wall-jet velocity profile becomes similar to that created from a two-dimensional nozzle.…”

Управление Воздушным Потоком Вокруг Цилиндрической Модели С Помощью Вращающейся Электрической Дуги Во Внешнем Магнитном Поле. Часть I

“…Нестаци-онарное обтекание цилиндрического тела вызывает коле-бания инженерных конструкций и их резонанс (крыльев самолетов, высотных зданий, длинных мостов, кабелей и морских инженерных сооружений), создает акустиче-ский шум [1][2][3][4]. Хорошо известны различные методы управления потоком за обтекаемыми цилиндрическими телами: вращение поверхности самого тела (эффект Магнуса [5][6][7][8][9][10][11]), использование отсоса пограничного слоя [2], а также использование плазменных актуа-торов (активных электроразрядных устройств) [12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24]. Основным достоинством плазменных актуаторов явля-ется их быстродействие, основанное на электронном управлении параметрами электрических разрядов.…”

“…Важной задачей в МПА является управление цир-куляцией потока вокруг обтекаемого тела, например вокруг цилиндра или крыла. Однако эксперименталь-ных работ, посвященных этому вопросу, мало [12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24]. Настоящая работа восполняет пробел в этой области и посвящена изучению создания циркуляции потока вокруг цилиндрической модели с помощью магнитоплаз-менного актуатора (МГПА) и ее обтекания внешним газовым потоком.…”

“…Электрическая дуга обеспечивает сопутству-ющее увлечение газового потока вблизи поверхности цилиндрической модели и поэтому может вызывать появление стимулированной циркуляции потока вокруг нее. При создании МГПА учитывался опыт, полученный в работе [23], по стимулированному перемешиванию топливно-воздушных смесей с помощью вращающейся электрической дуги во внешнем магнитном поле, а так-же опыт управления потоком на поверхности цилиндра с помощью плазменных актуаторов [12,[14][15][16][17]19,22].…”