ارتقای الگوی عملگر پلاسما در شبیه سازی فیزیک جریان جت القایی

R e c e n t l y, a c t i v e f l o w c o n t r o l b y d i e l e c t r i c b a r r i e r d i s c h a r g e (D B D) p l a s m a a c t u a t o r s h a s b e e n i n c r e a s e d. T h e s e a c t u a t o r s a r e k n o w n a s m o r e e f f i c i e n t, l o w-c o s t, w i t h o u t t h e n e e d o f m o v i n g p a r t s, l o w p o w e r c o n s u m p t i o n, s m a l l s i z e, l o w w e i g h t, e a s y i n s t a l l a t i o n a n d w i t h o u t d e l a y i n c o n t r o l. A l l t h e s e f e a t u r e s h a v e a t t r a c t e d r e s e a r c h e r s t o u s e t h i s a c t u a t o r i n a v a r i e t y o f c a s e s, s u c h a s t u r b u l e n c e f l o w c o n t r o l, l a m i n a r t o t u r b u l e n t t r a n s i t i o n s u p p r e s s i o n, s e p a r a t i o n c o n t r o l, d r a g r e d u c t i o n a n d m i t i g a t i o n o f n o i s e p o l l u t i o n. H o w e v e r, m o s t o f t h e s t u d i e s s u f f e r f r o m l a c k o f a n a c c u r a t e n u m e r i c a l m o d e l w h i c h c a n s i m u l a t e t h i s p h e n o m e n o n i n d e t a i l s. C o m p u t a t i o n a l a n a l y s i s o f t h i s p h e n o m e n o n i s v e r y c o m p l e x a n d d i f f i c u l t d u e t o a c o m b i n a t i o n o f i o n i z a t i o n p h e n o m e n a a n d t h e i n t e r a c t i o n o f t h e f l u i d f l o w w i t h t h e a c t u a t o r e f f e c t s. F o r t h e e x a c t s o l u t i o n o f t h i s p h e n o m e n o n i n c e r t a i n c o n d i t i o n s, M a x w e l l a n d N a v i e r-S t o k e s e q u a t i o n s m u s t b e c o m b i n e d, w h i l e t h i s n o n-l i n e a r s o l u t i o n c o m b i n a t i o n w i l l b e v e r y d i f f i c u l t. O n e o f t h e m o d e l s f o r m o d e l i n g t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e a c t u a t o r a n d f l u i d f l o w i s a n e l e c t r o s t a t i c m o d e l w h i c h a d d s t h e a c t u a t o r e f f e c t a s s o u r c e t e r m s i n t h e m o m e n t u m e q u a t i o n s b y s o l v i n g t h e e l e c t r i c a l p o t e n t i a l e q u a t i o n a n d c h a r g e d e n s i t y e q u a t i o n. I n t h i s s t u d y, a n i m p r o v e m e n t i s p r o p o s e d t o e n h a n c e t h e s i m u l a t i o n a c c u r a c y o f a m o d e l u s e d f o r p l a s m a a c t u a t o r e f f e c t u n d e r i n t e r a c t i o n w i t h f l u i d f l o w. I n t h e m o d i f i e d m o d e l s u g g e s t e d, a b o u n d a r y c o n d i t i o n f o r c h a r g e d i s t r i b u t i o n o n t h e c h a r g e d s u r f a c e i s p r e s e n t e d b a s e d o n a r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e i n d e p e n d e n t e l e c t r i c a l p o t e n t i a l a n d c h a r g e d e n s i t y e q u a t i o n s. F u r t h e r, s e m i-e m p i r i c a l r e l a t i o n s a r e u t i l i z e d t o c a l c u l a t e t h e p r o d u c e d p l a s m a e x t e n d. T h e e f f e c t o f t h e a c t u a t o r o n i n d u c e d j e t s h o w s a g o o d a g r e e m e n t w i t h e x p e r i m e n t a l r e s u l t s a n d d o e s n o t n e e d e x p e r i m e n t a l t e s t s f o r p a r a m e t r i c c a l i b r a t i o n.