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Simulación numérica y mejoras del efecto de un actuador de plasma sobre el flujo de un perfil aerodinámico oscilante

Los actuadores de control activo de flujo modifican la corriente de aire sobre perfiles aerodinámicos, proporcionando una perturbación controlable electrónicamente . Los actuadores de plasma de descarga de barrera dieléctrica accionados por pulsos de nanosegundos (NS-DBD por sus siglas en inglés) son dispositivos de control de flujo que generan perturbaciones térmicas que pueden excitar y controlar las inestabilidades naturales en el flujo sobre perfiles aerodinámicos. Un actuador de plasma NS-DBD instalado en el borde de ataque de un perfil aerodinámico NACA 0012 que oscila a diferentes números de Reynolds y frecuencias reducidas de movimiento, con un esquema de excitación continua, ha demostrado tener capacidad para retrasar o mitigar la pérdida dinámica en este tipo de flujo.  En este artículo, se presenta una simulación numérica del control del flujo durante la pérdida dinámica utilizando un modelo de actuador tipo NS-DBD, previamente validado experimentalmente, el cual se instala sobre un perfil aerodinámico tipo NACA 0012 que oscila periódicamente. Se realiza la simulación numérica del flujo sobre el perfil aerodinámico siguiendo un método de elementos finitos estabilizados con la técnica de multiescala variacional. Adicionalmente se modelan los efectos del actuador de plasma usando “puntos” calientes en la simulación siguiendo la literatura. Este modelo es incluido en la simulación numérica usando la aproximación de Boussinesq o las ecuaciones de Navier-Stokes para números de Mach bajos. Los efectos del actuador sobre el flujo son contrastados con el experimento físico previamente abordado en la literatura. A partir del análisis de los resultados de la simulaciones,se proponen dos mejoras para la implementación del actuador de plasma y su efecto, la primera aborda la modificación del circuito del pulsador del actuador para aumentar su frecuencia de excitación y la segunda trata de la adicción de un sistema de control de bucle cerrado para el periodo de funcionamiento del actuador basado en los eventos aerodinámicos del flujo. Al aumentar la frecuencia de operación del actuador en la simulación se produce una mayor influencia en el control del flujo. Las mejoras a la electrónica del pulsador y su control de operación facilitarán la optimización del consumo de energía del sistema del actuador de plasma y permitirán alcanzar las frecuencias sugeridas por las simulaciones.

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36/100

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Score breakdown

These five areas show where the dataset supports — or may limit — practical reuse.

Stewardship: 8
Harmonization: 4
Access: 16
Reuse readiness: 8
Engagement: 0

Topics

Control aerodinámico,plasma, CFD