Modelado y estudio de un actuador SDBD para el control de flujo. Caracterización de la fuerza electrohidrodinámica generada

Abstract

Los actuadores de plasma, se han convertido en una de las tecnologías más prometedoras para el control de flujo en los últimos años. Concretamente, los actuadores de Descarga con Barrera Dieléctrica (DBD) son los que mayor potencial presentan y sobre los que los investigadores han depositado mayor esperanza. La principal ventaja de estos dispositivos reside en su sencillez, ligereza y en la posibilidad de implementar estrategias de control activo de la corriente. Existen diversas metodologías que permiten el estudio del comportamiento del plasma de forma computacional y que sirven como primera aproximación antes de pasar a la experimentación. Sin embargo, la mayoría de códigos existentes presentan modelos físicos complejos que requieren elevados recursos computacionales y tiempo de cálculo. En el estudio llevado a cabo durante los últimos meses, se ha desarrollado un modelo numérico sencillo, basado en el modelo ingenieril de Suzen Huang, que se puede ejecutar desde un ordenador personal mediante el software Matlab y arrojando resultados aproximados, que se validan con otras investigaciones experimentales y computacionales. Además, empleando el código mencionado previamente, se ha llevado a cabo el estudio del comportamiento de un actuador de plasma DBD ante diversas configuraciones y condiciones de contorno, buscando caracterizar su comportamiento en función de diversos parámetros, tanto geométricos como eléctricos.

Plasma actuators have become one of the most promising technologies for flow control applications in recent years. Specifically, the Dielectric Barrier Discharge (DBD) actuators are the ones with the greatest potential and on which the researchers have placed the greatest hope. The main advantage of these devices lies in their simplicity, lightness and in the possibility of implementing active flow control strategies. There are several methodologies for the computational study of plasma behavior which give a first approximation to problem before moving on to experimentation. However, most existing codes include complex physical models that require high computational resources and computation time. In the study carried out during the last months, a simple numerical model has been developed, based on the Suzen Huang engineering model, which can be run from a personal computer using Matlab and which yields approximate results, which are validated with other experimental and computational investigations. Furthermore, using the aforementioned code, the study of the behavior of a DBD actuator has been carried out in various configurations and boundary conditions, seeking to characterise its performance in terms of various parameters, both geometric and electrical.