Особенности управления потоком в прямоугольной пологой каверне с помощью барьерного разряда с использованием обратных связей

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

Впервые исследованы различные режимы подавления тонального шума в мелкой каверне при использовании плазменного актуатора в цепи обратной связи. Исследования проведены при скорости потока 37 м/с и числе Рейнольдса 120 000. Продемонстрировано снижение амплитуды резонансных пульсаций давления на задней стенке каверны при 12 дБ. Показано, что работа разряда в составе системы с обратной связью позволяет уменьшить энерговклад в разряд в 2.5 раза до 50 Вт/м. Визуализация поля скоростей методом PIV с фазовой синхронизацией позволила восстановить эволюцию когерентных структур в сдвиговом слое каверны. Период когерентных структур в сдвиговом слое соответствует спектру пульсаций давления в каверне.

全文:

受限制的访问

作者简介

П. Казанский

Объединенный институт высоких температур РАН

编辑信件的主要联系方式.
Email: fokkoo@yandex.ru
俄罗斯联邦, Москва

参考

  1. Bruggeman J.C., Hirschberg A., van Dongen M.E.H., Wijnands A.P.J., Gorter J. Self-sustained Aero-acoustic Pulsations in Gas Transport Systems: Experimental Study of the Influence of Closed Side Branches // J. Sound Vib. 1991. V. 150. № 3. P. 371.
  2. Cui P., Zhou G., Zhang Y. et al. Improved Delayed Detached-eddy Investigations on the Flow Control of the Leading-edge Flat Spoiler of the Cavity in the Low-aspect-ratio Aircraft // Aerospace. 2022. V. 9. № 9. P. 1.
  3. Bower W.W., Kibens V., Cary A. et al. High-frequency Excitation Active Flow Control for High-speed Weapon Release (HIFEX) // 2nd AIAA Flow Control Conf. 2004. № 2513. P. 1.
  4. Sarohia V., Massier P.F. Control of Cavity Noise // J. Aircr. 1977. V. 14. № 9. P. 833.
  5. Kook H., Mongeau L., Brown D.V., Zorea S.I. Analysis of the Interior Pressure Oscillations Induced by Flow over Vehicle Openings // Noise Control Eng. J. 1997. V. 45. № 6. P. 223.
  6. Rossiter J.E. Wind Tunnel Experiments on the Flow over Rectangular Cavities at Subsonic and Transonic Speeds. 1964. http://repository.tudelft.nl/view/aereports/uuid: a38f3704-18d9-4ac8-a204-14ae03d84d8c/
  7. Bilanin A.J., Covert E.E. Estimation of Possible Excitation Frequencies for Shallow Rectangular Cavities // AIAA J. 1973. V. 11. № 3. P. 347.
  8. Tam C.K.W., Block P.J.W. On the Tones and Pressure Oscillations Induced by Flow over Rectangular Cavities // J. Fluid Mech. 1978. V. 89. № 2. P. 373.
  9. Sarohia V. Experimental Investigation of Oscillations in Flows over Shallow Cavities in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy. Pasadena, California: California Institute of Technology, 1975. P. 114.
  10. Shaw L., Clark R., Talmadge D. F-111 Generic Weapons Bay Acoustic Environment // J. Aircr. 1988. V. 25. № 2. P. 147.
  11. Chen Y., Cai L., Jiang D., Li Y., Wang S. Experimental and Numerical Investigations for Dual-cavity Tip Aerodynamic Performance in the Linear Turbine Cascade // Aerospace. 2023. V. 10. № 2. P. 193.
  12. Терехов В.И., Калинина С.В., Шаров К.А. Особенности течения и теплообмена при взаимодействии струи с преградой в форме сферической каверны со скругленной кромкой // ТВТ. 2012. Т. 50. № 2. С. 318.
  13. Kibens V. Discrete Noise Spectrum Generated by Acoustically Excited Jet // AIAA J. 1980. V. 18. № 4. P. 434.
  14. Stanek M.J., Raman G., Ross J. et al. High Frequency Acoustic Suppression – The Role of Mass Flow, the Notion of Superposition, and the Role of Inviscid Instability – A New Model (Part II) // AIAA Paper 2002-2404. 2002.
  15. Cattafesta L., Garg S., Choudari M., Li F. Active Control of Flow-induced Cavity Resonance // AIAA-97-1804. 1997.
  16. Shaw L., Northcraft S. Closed Loop Active Control for Cavity Acoustics // 5th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conf. Exhib. 1999. P. 683.
  17. Chan S., Zhang X., Gabriel S. Attenuation of Low-speed Flow-induced Cavity Tones Using Plasma Actuators // AIAA J. 2007. V. 45. № 7. P. 1525.
  18. Webb N., Samimy M. Control of Supersonic Cavity Flow Using Plasma Actuators // AIAA J. 2017. V. 55. № 10. P. 3346.
  19. Semenev P.A., Toktaliev P.D. Numerical Modeling of Plasma Actuator Operational Process Based on Dielectric Barrier Discharge // Aviat. Engines. 2020. V. 1. № 1. P. 49.
  20. Manley T.C. The Electric Characteristics of the Ozonator Discharge // Trans. Electrochem. Soc. 1943. V. 84. № 1. P. 83.
  21. Kriegseis J., Möller B., Grundmann S., Tropea C. Capacitance and Power Consumption Quantification of Dielectric Barrier Discharge (DBD) Plasma Actuators // J. Electrostat. 2011. V. 69. № 4. P. 302.
  22. Пашин М.М. Измерение энергозатрат в озонаторах с объемным барьерным разрядом // Электричество. 2011. № 1. C. 21.
  23. Селивонин И.В. Модификация электродов в диэлектрическом барьерном разряде и ее влияние на разряд. Дис. … канд. физ.-мат. наук. М.: ОИВТ РАН, 2022. 161 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Model of a cavern in the working section of a wind tunnel: 1 – plasma BR actuator; 2 – pressure sensor; 3 – rear movable wall of the displacement body; 4 – laser knife of the PIV system, illuminating tracer particles (shown conditionally).

下载 (113KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Schematic diagram of feedback and phase-locked loop of PIV shooting frequency: DSP – digital signal processor.

下载 (192KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Dependence of the discharge voltage on the carrier frequency; the input voltage on the amplifier is set by an adjustable autotransformer (50‒160 V): 1 – 50 V, 2 – 100, 3 – 160; arrows – modes: 4 – linear, 5 – nonlinear.

下载 (123KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Typical histogram of the pressure pulsation amplitude for the resonant peak of the 817 Hz cavity: I – linear mode, II – nonlinear.

下载 (123KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Instantaneous frames of dust seeding (a)‒(c), velocity fields Vy at the resonance peak (d)‒(e), pressure pulsation spectra (g)‒(i) for a cavity of length: (a), (d), (g) ‒ 127 mm; (b), (d), (h) ‒ 69; (c), (e), (i) ‒ 18.

下载 (273KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Dependences of the pressure pulsation amplitude on the cavity length for different resonant peaks: 1 – St = 0.7, 2 – 1.4, 3 – 2.1, 4 – 2.8.

下载 (74KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Structure of the cavity flow in the absence of control (a); velocity profiles in the shear layer (b): 1 – x = 10 mm, 2 – 20, 3 – 40; spectrum of pressure pulsations in the cavity (c).

下载 (308KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Spectrum of pressure pulsations with the actuator switched off (a) and switched on (b) in the modes of build-up (φ = 6.0 rad) and suppression (φ = 4.2 rad) of disturbances near the resonant frequencies f = 490 (a) and 820 Hz (b): 1 – discharge switched off; 2, 3 – discharge switched on, feedback mode at φ = 4.2 and 6.0, respectively; 4 – discharge switched on without feedback, fmod = 2100 Hz.

下载 (175KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Instantaneous velocity field in the shear layer of the cavern: (a) ‒ discharge is off; (b) ‒ discharge is on, f = 2140 Hz, there is no feedback mode; (c) ‒ discharge is on, φ = 4.2, suppression mode; (d) ‒ discharge is on, φ = 6.0, build-up mode.

下载 (337KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Distribution of the vertical component of velocity in the shear layer along the length of the cavern (a); evolution of the increase in the vertical component of velocity in the shear layer (b): 1–4 – as in Fig. 8.

下载 (155KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024