عنوان

شبیه سازی ADI-FDTD سه بعدی یک تخلیه مایکروویو در هوا

کد کشور

IR

شماره

۴۷۳۷پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

کشور محل نشر

IR

عنوان اصلي

شبیه سازی ADI-FDTD سه بعدی یک تخلیه مایکروویو در هوا

نام عام مواد

[پایان‌نامه]

عنوان اصلي به زبان ديگر

Three-dimensional ADI-FDTD simulation of a microwave discharge in air

نام نخستين پديدآور

/علی اعلم

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: علوم پایه

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ۱۴۰۱

نام خاص و کميت اثر

۱۰۴ص.

ساير جزييات

:

متن يادداشت

زبان: فارسی

متن يادداشت

زبان چکیده: فارسی

متن يادداشت

چاپی - الکترونیکی

متن يادداشت

مصور، جدول، نمودار

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

فیزیک- فناوری پلاسما

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۱/۰۶/۰۱

کسي که مدرک را اعطا کرده

صنعتی سهند

متن يادداشت

از آنجایی که کنترل جریان آیرودینامیکی همچنان یکی از موضوعات اصلی تحقیق در دنیای علمی هوافضا است، روش‌های جدیدی برای انجام چنین کنترلی به طور مداوم مورد مطالعه قرار می‌گیرد .تخلیه پلاسما مایکروویو به عنوان وسیله ای از یک روش کنترل جریان غیر نفوذی مبتنی بر ایجاد نقاط داغ هوا( از طریق ایجاد تخلیه های پلاسما) پیشنهاد شده است که در نهایت می تواند با جریان خارجی تعامل داشته و ویژگی های آن به روشی مفید برای اصلاح ضرایب آیرودینامیکی بدنه مورد نظربه کار رود .علاوه بر این، انواع دیگری از محرک‌های پلاسما ، بر اساس افزایش تکانه در جریان به جای گرما ، ثابت شده‌اند که قادر به تغییر مثبت ویژگی‌های آیرودینامیکی جریان هستند .با این وجود، توسعه و بهینه سازی چنین محرک هایی نیاز به درک بیشتر فیزیک در چندین رشته مختلف دارد .آزمایش‌ها می‌توانند چنین اطلاعاتی را ارائه دهند، اما پرهزینه هستند و نمی‌توانند تعاملات پیچیده را در مقیاس‌های زمانی و مکانی کوچک نشان دهند .در این پایان نامه، ما علاقه مند به مدل سازی عددی محرک های کنترل جریان پلاسما هستیم تا ماهیت و کاربرد آنها را عمیق تر درک کنیم .در ابتدا، ما تئوری کنترل جریان آیرودینامیکی و فیزیک پلاسما را همراه با بررسی تئوری فیزیک ، کاربرد و اثرات محرک‌های پلاسما ارائه می‌کنیم .سپس ، شبیه‌سازی‌های عددی انجام شده با استفاده از تکنیک‌های اقتباس شده برای هر محرک مختلف ، ویژگی‌های جالب و ماهیت پیچیده فیزیک آن‌ها را در مسیر درک عمیق‌تر و بهینه سازی ممکن درعملکرد آن‌ها در برنامه‌های کاربردی کنترل جریان آیرودینامیکی نشان خواهیم داد .سه نوع محرک پلاسما در نظر گرفته می شود :تخلیه پلاسما مایکروویو(MPD) ، تخلیه سد دی الکتریک (DBD) و جت مصنوعی پلاسما .(PSJ) در مورد تخلیه مایکروویو، اهداف اساسی تر از انواع دیگر محرک ها هستند .شبیه‌سازی‌های عددی می‌توانند اطلاعات اساسی در مورد فیزیک و تعامل پیچیده بین امواج الکترومغناطیسی پلاسما و گاز را به منظور درک ساخت، تکامل و تعادل انرژی پلاسما فراهم کنند .کاربردهای کنترل جریان چنین تخلیه ها، به عنوان یک روش رسوب انرژی، قبلا به خوبی در مقالات مستند شده است .به منظور کاهش هزینه محاسباتی، یک جفت ضمنی جدید از معادلات ماکسول با معادله انتقال تکانه برای الکترون ها ایجاد شده است که با افزودن یک مدل ساده شده از معادلات پلاسما سیال امکان پذیر است .شبیه سازی سه بعدی در حوزه زمان تجزیه مایکروویو و تکامل پلاسما در اثر امواج الکترومغناطیسی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است تا انرژی جذب شده توسط پلاسما و انتقال آن به مولکول‌های خنثی به عنوان گرمایش گاز، تعیین شود .جفت شدن مدلEM -پلاسما با حل‌کننده مبتنی بر اویلر که اثرات گاز واقعی را محاسبه می‌کند، ویژگی‌های جالبی از برهمکنش پیچیده بین خود پلاسما و امواج ضربه‌ای فشار ایجاد شده به دلیل گرمایش شدید گاز در طول دوره تجزیه و تکامل پلاسما را نشان داده است .اهداف این پایان نامه بیشتر در مورد دو گروه دیگر از محرک های کاربردی است، ما بیشتر به مدل سازی عملکرد آنها و در نتیجه تولید تکانه علاقه مندیم .برای محرک PSJ ، حل‌کننده عددی شامل سه مدل عددی جفت‌شده است :یکی تشریح تشکیل پلاسما بین هر دو الکترود در یک پیکربندی متقارن محوری ، دیگری توصیف منبع الکتریکی توسط یک ژنراتور خارجی و آخری که بر گرمایش هوا در حفره استوانه ای که در آن پلاسما تشکیل می شود و عملکرد واقعی محرک را نشان می دهد .از توزیع انرژی محاسبه شده توسط مدل فرعی اول به عنوان عبارت منبع استفاده می کند و نرخ جرم جریان جت ، تکانه و انرژی خروجی از حفره را در سرعت های بالا محاسبه می کند .یک حل‌کننده خارجی CFD برای ادغام عبارت منبع تکانه محاسبه شده در یک مدل جهانی جریان صفحه تخت ، با در نظر گرفتن اثرات آشفته استفاده می‌شود .در نهایت، مدل محرکDBD ، که درDTIM/ONERA ، تولوز توسعه یافته است، شامل حل معادلات تکانه برای مجموعه ای از گونه های ساده شده و معادله پواسون است .نیروی بدنه محاسبه شده و تولید شده توسط محرک DBD با نتایج تجربی مقایسه می‌شود و جریان جت دیواری ناشی از این نیرو در یک حل کننده CFD مدل‌سازی می‌شود .یک مدل مشابه توسعه یافته در LAPLACE/UPS برای انجام مطالعات پارامتری بر روی تأثیر اغتشاش ، مطالعه بر روی مدل‌های آشفته مختلف در رویکرد RANS - و همچنین شبیه‌سازی‌های کاربردی‌تر برای اهداف کنترل جریان، از جمله انتقال آرام آشفته بر روی یک صفحه تخت و اصلاح ضریب لیفت روی ایرفویل ناشی ازمحرک DBD منتهی به لبه جلویی استفاده شده است .این مطالعات دیدگاه‌های جدیدی را در درک و بهینه‌سازی محرک‌های پلاسما برای اهداف کنترل جریان ارائه می‌کنند .

متن يادداشت

As aerodynamic flow control still remains one of the top subjects of research in the aerospace scientific world, new ways to perform such a control are being constantly studied. Microwave plasma discharges have been proposed as a mean of a non-intrusive flow control method based on the creation of hot spots of air (via the creation of plasma discharges) which can eventually interact with the external flow and modify its attributes in a beneficial way to the aerodynamic coefficients of the body of interest. Moreover, other types of plasma actuators, based on the momentum addition in the flow instead of heat, have been proven capable of positively modifying the flow aerodynamic features. Nevertheless, the development and optimization of such actuators, require further understanding of the basic multi-scale physics involved. Experiments can provide such information, but they turn to be costly and incapable of capturing the complex interactions in small space and time scales. In this thesis, we are interested in the numerical modeling of plasma flow control actuators, in order to understand deeper their nature and applicability. Firstly, we present the theory behind aerodynamic flow control and plasma physics along with a literature review of the plasma actuators physics, applicability and effects. Then, numerical simulations performed using adapted techniques for each different actuator, reveal interesting features of their physics and complex nature, on the way to a deeper understanding and possible optimization of their performance in aerodynamic flow control applications. Three types of plasma actuators are considered: Microwave Plasma Discharges (MPD), the Dielectric Barrier Discharge (DBD) and the Plasma Synthetic Jet (PSJ). Concerning microwave discharges, the objectives are more fundamental than the other types of actuators. Numerical simulations can provide the basic information on the physics and complex interaction between the EM waves the plasma and the gas, in order to understand the plasma creation, evolution and energy balance. Flow control applications of such discharges, as an energy deposition method, have been already quite well documented in the literature. In order to reduce the computational cost, a novel implicit coupling of the Maxwell equations with the momentum transfer equation for electrons has been developed which with the addition of a simplified model of plasma-fluid equations have enabled three-dimensional simulations in time domain. The microwave breakdown and evolution of the plasma due to the electromagnetic waves has been studied numerically, in order to quantify the energy absorbed by the plasma and transferred to neutral molecules as gas heating. Coupling of the EM-plasma model with an Euler based solver accounting for real gas effects, have revealed interesting features of the complex interaction between the plasma itself and the pressure shock waves formed due to the intense gas heating during the plasma breakdown and evolution. Concerning the two other groups of actuators, the goals of this thesis is more applied as we are interested mostly on modeling their operation and consequent momentum production. For the PSJ actuator, the numerical solver consists of three coupled numerical models: One describing the plasma formation between both electrodes in an axisymmetrical configuration, one describing the electrical supply by an external generator, and a last one that focuses on the airs heating in the cylindrical cavity where the plasma is formed, and the actual operation of the actuator. It uses the energy distribution computed by the first sub-model as source term and calculates the jets flow mass rate, momentum and energy, exiting the cavity at high speeds. An external CFD solver is used to integrate the calculated momentum source term into a global model of a flat plate flow, taking into account turbulent effects. Lastly, the DBD actuator model, developed in DTIM/ONERA, Toulouse, consists of solving the momentum equations for a set of simplified species and the Poissons equation. The calculated body force produced by the DBD actuator is being compared with experimental results and the induced wall-jet flow due to this force is modeled in a CFD solver. A similar model developed in LAPLACE/UPS has been used to perform parametric studies on the influence of turbulence - studying different turbulent models in a RANS approach - as well as more applied simulations for flow control purposes, including laminar-turbulent transition over a flat plate and lift coefficient modification on an airfoil due to a leading edge DBD actuator. These studies offer new perspectives in the understanding and the optimization of plasma actuators for flow control purposes.

خط فهرستنویسی و خط اصلی شناسه

ba

عنوان اصلي به زبان ديگر

Three-dimensional ADI-FDTD simulation of a microwave discharge in air

موضوع مستند نشده

شبیه سازی

موضوع مستند نشده

تخلیه مایکروویو

اصطلاح موضوعی

microwave discharge- adi-fdtd simulation

اصطلاح موضوعی

شبیه سازی، تخلیه مایکروویو

مستند نام اشخاص تاييد نشده

اعلم، علی

مستند نام اشخاص تاييد نشده

فروتن، غلامرضا، استاد راهنما

کشور

ایران

تاريخ عمليات

20230624

شماره بازیابی

فیزیک ،۹۰۲۰۵ ،۱۴۰۱

نام ميزبان

ی‌زاس‍ ه‌یبش‍ ADI-FDTD اوه‍ رد ویوورکیام‍ ه‌یلخت‍ ک‌ی‍ ی‌دعب‍ ه‌س‍.pdf

شماره دسترسي

عادی

اطلاعات مختصر

عادی

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

4296.pdf

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

p90205.pdf

بيت در ثانيه

0

ارتباط براي تسهيلات دسترسي

ایمانی

نوع فرمت الکترونيکي

متن

اندازه فايل

0

شماره کنترل رکورد

پ۴۷۳۷

يادداشت عمومي

فارسی

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی

فرمت انتشار

pe

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

پیشوند ISBD اعمال شده است

1

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y