UA51009A - Method for boundary layer of aerodynamical profile controlling and appliance for its implementation - Google Patents
Method for boundary layer of aerodynamical profile controlling and appliance for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- UA51009A UA51009A UA2001117991A UA2001117991A UA51009A UA 51009 A UA51009 A UA 51009A UA 2001117991 A UA2001117991 A UA 2001117991A UA 2001117991 A UA2001117991 A UA 2001117991A UA 51009 A UA51009 A UA 51009A
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- boundary layer
- flow
- profile
- controlling
- potential
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 10
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 101100010166 Mus musculus Dok3 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005032 impulse control Effects 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
Abstract
敍桴摯映牯戠畯摮牡⁹慬敹景愠牥摯湹浡捩瀠潲楦敬挠湯牴汯楬杮椠据畬敤敤整浲湩湩景琠敨愠敲景琠慲獮瑩潩景氠浡湩牡映潬⁷潴琠牵畢敬瑮愠摮挠牯敲瑣潩景戠畯摮牡⁹慬敹湩琠敨瀠慬散漠牴湡楳楴湯琠牨畯桧椠瑮潲畤楣杮搠獩畴扲湡散潴椠传桴瑳敲浡楬敮猠牵慦散愠牣獯桴汦睯攠敬瑣潲挭湯畤瑣癩湡潮潣摮捵楴敶愠敲獡愠敲映牯敭Ɽ琠潨敳愠瑬牥椠敳畱湥散楄瑳牵慢据湩戠畯摮牡⁹慬敹獩挠湯牴汯敬祢挠慨杮景琠敨氠癥汥漠潰整瑮慩景琠敨爠獥数瑣癩潣摮捵楴敶愠敲䄠灰楬湡散映牯挠湯牴汯楬杮戠畯摮牡⁹慬敹景愠牥摯湹浡捩瀠潲楦敬栠獡映牯散映慲敭愠摮椠獮慴汬摥漠瑩挠慯楴杮桴獩椠潣湮捥整潴瀠睯牥猠畯捲ⱥ猠湥潳景戠畯摮牡⁹慬敹汦睯洠摯湡潣瑮潲祳瑳浥潃瑡湩景愠牥摯湹浡捩瀠潲楦敬椠敤整浲湩摥戠⁹祳瑳浥漠潮⁴敬獳琠慨桴敲汥捥牴捩污祬挠湯畤瑣癩慰瑲ⱳ攠捡景琠潨敳椠潣湮捥整潴猠湥潳景映潬⁷潭敤漠潢湵慤祲氠祡牥愠摮瀠睯牥猠畯捲敍 桴 摯 映 牯 戠 畯 摮 牡 ⁹ 慬 敹 景 愠 牥 摯 湹 浡 捩 瀠 潲 楦 敬 挠 湯 牴 汯 楬 杮 椠 据 畬 敤 敤 整 浲 湩 湩 景 琠 敨 愠 敲 景 琠 琠瑩 瑩 潩 景 氠 浡 湩 牡 映 潬 ⁷ 潴 琠 牵 畢 敬 瑮 愠 摮 挠 牯 敲 瑣 潩 景 戠 畯 摮 牡 ⁹ 慬 敹 湩 琠 敨 瀠 慬 散 漠 牴 湡 楳 畯 湯 琠 琠瑮 潲 畤 楣 杮 搠 獩 畴 扲 湡 散 潴 椠 传 桴 瑳 敲 浡 楬 敮 猠 牵 慦 散 愠 牣 獯 桴 汦 睯 攠 敬 瑣 潲 挭 湯 畤 瑣 癩 湡 潣 摮 捵 楴 敶 愠 敲 獡 愠 敲 映 牯 敭 Ɽ 琠 潨 敳 愠 瑬 牥 椠 敳 畱 湥 散 楄 瑳 牵 慢 据 湩 戠 畯 摮 牡 ⁹ 慬 敹 獩 挠 湯 牴 汯 敬 挠 慨 杮 景 琠 敨 氠 癥 汥 漠 潰 整 瑮 慩 景 琠 敨 爠 獥 数 瑣 癩 潣 摮 捵 楴 敶 愠 敲 䄠 灰 楬 湡 散 映 牯 挠 湯 牴 汯 楬 杮 戠 畯 畯牡 ⁹ 慬 敹 景 愠 牥 摯 湹 浡 捩 瀠 潲 楦 敬 栠 獡 映 牯 散 映 慲 敭 愠 摮 椠 獮 慴 汬 摥 漠 瑩 挠 慯 楴 杮 桴 獩 椠 潣 湮 捥 整 潴 潴睯 牥 猠 畯 捲 ⱥ 猠 湥 潳 景 戠 畯 摮 牡 ⁹ 慬 敹 汦 睯 洠 摯 湡 潣 瑮 潲 祳 瑳 浥 潃 瑡 湩 景 愠 牥 摯 湹 浡 捩 瀠 潲 楦 敬 椠 敤 整 浲 湩 摥 戠 ⁹ 祳 瑳 浥 漠 潮 ⁴ 敬 獳 琠 慨 桴 敲 汥 捥 牴 捩 污 祬 挠 湯 畤 瑣 癩 慰 瑲 ⱳ 攠 捡 景 琠 潨 敳 椠 潣 潣 湮整 整 潴 猠 湥 潳 景 映 潬 ⁷ 潭 敤 漠 潢 湵 慤 祲 氠 祡 牥 愠 摮 瀠 睯 牥 猠 畯 捲
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винаходи відносяться до області авіаційної промисловості, енергетики, машинобудування і можуть бути 2 використані для керування примежовим шаром швидкісного потоку.The inventions relate to the field of aviation industry, energy, mechanical engineering and can be used to control the boundary layer of a high-speed flow.
Відомий спосіб для керування межовим шаром аеродинамічного профілю (заявка Великобританії Мо2147082 вб4С 21/00, В640 45/00, 19 ), що включає визначення області переходу ламінарного потоку в турбулентний і корегування примежового шару в місці переходу введенням у нього збурювань.There is a known method for controlling the boundary layer of an aerodynamic profile (UK application Mo2147082 вб4С 21/00, В640 45/00, 19), which includes determining the region of the transition from laminar to turbulent flow and correcting the boundary layer at the transition point by introducing disturbances into it.
У відомому способі режим течії межового шару регулюють за допомогою -о і -В часток, випромінюваних 70 нанесеним на провідну агродинамічну поверхню шаром, при подачі на нього потенціалу.In a known method, the flow regime of the boundary layer is regulated with the help of -o and -B particles emitted 70 by the layer applied to the conductive agrodynamic surface, when a potential is applied to it.
Недоліком цього способу є підвищена небезпека експлуатації, обумовлена наявністю радіоактивного випромінювання. Крім того, спосіб відрізняється низькою ефективністю внаслідок обмеженої можливості керування примежовим шаром у широкому діапазоні зміни швидкості обтікання (для великих чисел Рейнольдса), а також низькою якістю керування примежовим шаром по всій довжині профілю.The disadvantage of this method is the increased danger of operation due to the presence of radioactive radiation. In addition, the method is characterized by low efficiency due to the limited ability to control the boundary layer in a wide range of changes in the flow rate (for large Reynolds numbers), as well as low quality control of the boundary layer along the entire length of the profile.
Відомий пристрій для керування примежовим шаром аеродинамічного профілю (див. заявку ВеликобританіїKnown airfoil boundary layer control device (see UK Appl
Мо 2147082 Вб64С 21/00, 8640 45/00, 19), що містить силовий каркас і встановлене на ньому покриття, підключений до джерела живлення, датчика режиму течії примежового шару і системи керування.Mo 2147082 Vb64S 21/00, 8640 45/00, 19), containing a power frame and a cover installed on it, connected to a power source, a boundary layer flow mode sensor and a control system.
У відомому пристрої покриття крила літального апарата виконано з матеріалу, що випромінює -о, та -д частки.In the known device, the covering of the wing of the aircraft is made of material emitting -o and -d particles.
Недоліком відомого пристрою с низька ефективність керування примежовим шаром потоку, що набігає унаслідок малого перетину іонізації і густини потоку іонізуючого випромінювання, що не дозволяє ефективно регулювати величину опору потоку і піднімальній силі аеродинамічного профілю.The disadvantage of the known device is the low efficiency of controlling the boundary layer of the incoming flow due to the small ionization cross-section and the density of the ionizing radiation flow, which does not allow for effective regulation of the flow resistance and the lifting force of the aerodynamic profile.
Найбільш близьким по технічному результату, що досягається, є спосіб керування примежовим шаром аеродинамічного профілю (пат. Російської Федерації Мо 2002669, В864С 27100, 1990 р.), що включає визначення області переходу ламінарного потоку в турбулентний і корегування примежового шару в місці переходу введенням у нього збурювань. «The closest technical result that can be achieved is the method of controlling the boundary layer of the aerodynamic profile (patent of the Russian Federation Mo 2002669, В864С 27100, 1990), which includes the determination of the region of the transition from laminar to turbulent flow and correction of the boundary layer at the transition point by introducing it disturbances. "
Недоліком цього способу є його складність Її обмежена можливість керування в широкому діапазоні зміни швидкості обтікання по всій довжині профілю, особливо в його кормовій частині. Відомо, що від здатності відновлювати тиск у кормовій частині в значній мірі залежать аеродинамічні характеристики профілів із протяжною зоною ламінарні течії, коли малі зміни числа Рейнольдса чи кута атаки можуть привести до значного Ф 3о зменшення підйомної сили. Крім того, імпульсний режим керування, при якому збурювання досить великі, не (ав) дозволяє підтримувати ламінарну течію у стаціонарному режимі і забезпечувати високу якість обтічного аеродинамічного профілю, причому внесені збурювання повинні бути досить малими, щоб не допустити о виникнення великомасштабної турбулентності. Крім того, введення збурювань збільшує втрати на опір потоку в -- польоті, що зростають пропорційно квадрату збурювання швидкості, що може привести до зниження величини піднімальної сили (пропорційно першого ступеня збурювань). йThe disadvantage of this method is its complexity. Its limited ability to control in a wide range of changes in the speed of the flow along the entire length of the profile, especially in its aft part. It is known that the aerodynamic characteristics of profiles with an extended zone of laminar flow largely depend on the ability to restore pressure in the aft part, when small changes in the Reynolds number or angle of attack can lead to a significant Ф 3о decrease in lift. In addition, the impulse control mode, in which the disturbances are quite large, does not (av) allow to maintain the laminar flow in the stationary mode and ensure a high quality of the streamlined aerodynamic profile, and the introduced disturbances must be small enough to prevent the occurrence of large-scale turbulence. In addition, the introduction of perturbations increases the flow resistance losses in flight, which increase proportionally to the square of the perturbation of the speed, which can lead to a decrease in the magnitude of the lifting force (proportional to the first degree of perturbations). and
Найбільш близьким по результату, що досягається, є пристрій для керування примежовим шаром аеродинамічного профілю (Пат. Російської Федерації Мо2002669, 864С 21/00, 1990 р.), що містить силовий каркас і встановлене на ньому покриття, підключене до джерела живлення, датчика режиму течії в примежовому « дю шарі і системи керування. зThe device for controlling the boundary layer of an aerodynamic profile (Patent of the Russian Federation Mo2002669, 864С 21/00, 1990), which contains a power frame and a cover installed on it, connected to a power source, a mode sensor, is the closest in terms of the result that can be achieved currents in the boundary du layer and control systems. with
Відомий пристрій являє собою складну оснащену електронікою систему, яка в умовах швидкісного потоку с підвищує ймовірність виникнення похибок у визначенні шуканих величин і погіршує надійність. Крім того, :з» експлуатація пристрою в імпульсному режимі негативно позначається на ефективності керування примежовим шаром і підтримці необхідних аеродинамічних характеристик.The known device is a complex system equipped with electronics, which in conditions of high-speed flow increases the probability of errors in determining the required values and worsens reliability. In addition, operation of the device in pulse mode has a negative effect on the efficiency of boundary layer control and maintenance of the required aerodynamic characteristics.
В основу винаходів поставлена задача створення способу керування межовим шаром аеродинамічного сл 15 профілю і пристрою для його здійснення шляхом створення по довжині профілю областей перемінного потенціалу з одержанням нееквіпотенціальної поверхні профілю і регулювання потенціалу на кожній з - еквіпотенціальних областей поверхні, розташованих по довжині профілю, відповідно до ламінарного режиму о обтікання, за рахунок чого досягнуте зниження енерговитрат і підвищення ефективності керування аеродинамічними характеристиками обтічного профілю. («в) 20 Поставлена задача досягається тим, що в способі керування примежовим шаром аеродинамічного профілю, с що включає визначення області переходу ламінарного потоку в турбулентний і корегування примежового шару в місці переходу введенням у нього збурювань, відповідно до винаходу, на обтічній поверхні поперек потоку, створюють електрично провідні і непровідні області, які чергуються, а збурювання в межовому шарі регулюють зміною рівня потенціалу, який відповідає провідній області. 59 Поставлена задача досягається також тим, що в пристрої для керування примежовим шаром в. аеродинамічного профілю, що містить силовий каркас і встановлене на ньому покриття, підключене до джерела живлення, датчика режиму течії в примежовому шарі і системі керування, відповідно до винаходу, покриття аеродинамічного профілю задано системою з не менш ніж трьох провідних електрично розділених частин, кожна з яких підключена до датчика режиму течії в примежовому шарі і джерела живлення. 60 На обтічній поверхні поперек потоку створюють електрично провідні і непровідні області, які чергуються для ефективного керування режимом обтікання в межах непротяжних ділянок по досягненню ламінарної плину примежового шару по всій довжині профілю.The inventions are based on the task of creating a method of controlling the boundary layer of the aerodynamic layer 15 of the profile and a device for its implementation by creating areas of variable potential along the length of the profile with obtaining a non-equipotential surface of the profile and regulating the potential on each of the equipotential regions of the surface located along the length of the profile, in accordance with laminar flow mode, due to which a reduction in energy consumption and an increase in the efficiency of managing the aerodynamic characteristics of the streamlined profile will be achieved. ((c) 20 The set task is achieved by the fact that in the method of controlling the boundary layer of the aerodynamic profile, c which includes determining the region of transition of laminar flow into turbulent flow and correcting the boundary layer at the transition point by introducing disturbances into it, according to the invention, on the streamlined surface across the flow , create electrically conductive and non-conductive regions that alternate, and disturbances in the boundary layer are regulated by changing the potential level that corresponds to the conductive region. 59 The task is also achieved by the fact that in the device for controlling the boundary layer in. an airfoil containing a power frame and a cover installed on it, connected to a power source, a flow mode sensor in the boundary layer and a control system, according to the invention, the cover of the airfoil is set by a system of at least three conductive electrically separated parts, each of which connected to the flow mode sensor in the boundary layer and the power source. 60 Electrically conductive and non-conductive regions are created on the streamlined surface across the flow, which alternate to effectively control the flow regime within short sections to achieve laminar flow of the boundary layer along the entire length of the profile.
Збурювання в примежовому шарі регулюють зміною рівня потенціалу, що дозволяє створювати подовжній градієнт потенціалу, що сприяє прискоренню потоку примежового шару уздовж профілю. 65 Покриття аеродинамічного профілю задано системою з не менш трьох електрично розділених ділянок для ефективного регулювання потенціалу уздовж профілю, за рахунок чого досягають ламінарної течії потоку.Disturbances in the boundary layer are regulated by changing the potential level, which allows creating a longitudinal potential gradient, which contributes to the acceleration of the flow of the boundary layer along the profile. 65 The coverage of the aerodynamic profile is set by a system of at least three electrically separated areas for effective regulation of the potential along the profile, due to which laminar flow is achieved.
Кожна з електричко розділених ділянок підключена до датчика режиму течії в примежовому шарі і джерела живлення, для організації оперативного керування потенціалом профілю.Each of the electrically separated areas is connected to a flow mode sensor in the boundary layer and a power source, for the organization of operational control of the profile potential.
На фігурі зображена принципова схема запропонованого пристрою.The figure shows the schematic diagram of the proposed device.
Для доказу правильності обраного підходу регулювання розглянемо процеси в примежовому шарі газового потоку за допомогою макроскопічної змінної - параметра обміну (ПО), що представляє собою відношення величини густини потоку орг, підводжуваного до системи, до величини густини хаотичного (теплового) руху носіїв потоку )г у системі (1, 2) 1 по-їт /кTo prove the correctness of the chosen regulation approach, we will consider the processes in the boundary layer of the gas flow with the help of a macroscopic variable - the exchange parameter (PO), which is the ratio of the density of the flow of org supplied to the system to the density of the chaotic (thermal) movement of the flow carriers )g in system (1, 2) 1 po-it /k
Для кожного типу системи конкретне вираження параметра обміну враховує характеристики потоку носіїв і конкретних умов його проходження. Значення параметра обміну характеризує умови перетворення підводжуваного потоку енергії в енергію носіїв. Запишемо вираз для густини організованого потоку носіїв |орз 75 і густиниї хаотичного потоку носіїв Їх у такому вигляді:For each type of system, the specific expression of the exchange parameter takes into account the characteristics of the media flow and the specific conditions of its passage. The value of the exchange parameter characterizes the conditions for the transformation of the supplied energy flow into carrier energy. Let's write down the expression for the density of the organized stream of carriers |orz 75 and the density of the chaotic stream of carriers Their in the following form:
Іьре. т ПМ ат. де п -- густина носіїв (молекул) у газовому потоці,Ire. t PM at. where n is the density of carriers (molecules) in the gas stream,
Мрнапо. - організована (спрямована) швидкість потоку. 2-1» де ре - середня арифметична швидкість молекул, ж- ЇЇ тмMrnapo - organized (directed) flow rate. 2-1" where re is the average arithmetic speed of molecules, which
Т - термодинамічна температура газу; «T - thermodynamic gas temperature; "
Мо о - маса молекул газу, п т С-З-З-2-Mo o - mass of gas molecules, p t C-Z-Z-2-
МідMed
М - молекулярна вага; б»M - molecular weight; b"
Мад - число Авогадро; оMad - Avogadro's number; at
Кк- 1,38.1023 Дж/кг -- стала Больцмана.Kk- 1.38.1023 J/kg -- Boltzmann's constant.
Звідки, вираз для параметра обміну в розглянутому випадку, прийме вигляд: о по - Лв Е УМ М іх У, ІСWhence, the expression for the exchange parameter in the considered case will take the form:
Оцінка спрямованої швидкості М апр. потоку повітря, що набігає, при якій значення параметра обміну досягає одиниці (температура потоку Т - 300 К, Ух - 44Ом/с) дає значення М апр. - 100м/с.Estimation of directional speed M apr. of the oncoming air flow, at which the value of the exchange parameter reaches unity (flow temperature T - 300 K, Ux - 44Ω/s) gives the value of M appr. - 100 m/s.
Значення спрямованої швидкості М напр. потоку повітря, що набігає, відповідному критичному значенню « критерію Рейнольдса Рекр - 105 - 109 при настанні режиму хаотичної течії, знаходиться в межах: з с то У напр. - 18,4-184м/с г При цьому щ ідінапю,The value of the directional speed M e.g. of the oncoming air flow, corresponding to the critical value of the "Reynolds criterion Recr - 105 - 109 at the onset of the chaotic flow regime, is within the limits: with c to U e.g. - 18.4-184 m/s g At the same time,
ЦІ де І - характерна довжина обтічного тіла, с р - густина потоку;CI where I is the characteristic length of the streamlined body, с р is the flow density;
У - спрямована швидкість потоку; - т. - динамічна в'язкість потоку. ав! З приведеної порівняльної оцінки М напр. Її М'напр. можна зробити висновок про зв'язок моменту виникнення хаотичного режиму течії потоку з досягненням значення параметра обміну одиниці. При досягненні параметром о обміну значення більше одиниці, виникає опір підводжуваного потоку у вигляді і стрибка потенціалу ф, що «с утвориться внаслідок залучення хаотичного потоку носіїв і їхньої поляризації в граничній поверхні. Потік носіїв )р,. якого не вистачає для компенсації виниклого стрибка потенціалу ф, забезпечується за рахунок цього потенціалу, наприклад, шляхом емісії заряджених часток.Y - directional flow rate; - t. - dynamic viscosity of the flow. aw! From the given comparative assessment of M, for example For example, her it is possible to draw a conclusion about the connection between the moment of occurrence of the chaotic mode of flow of the stream and the achievement of the value of the exchange parameter of the unit. When the exchange parameter reaches a value greater than one, there is a resistance to the fed flow in the form of a potential jump ф, which will be formed as a result of the involvement of a chaotic flow of carriers and their polarization in the boundary surface. Carrier flow )r,. which is not enough to compensate for the resulting jump in the potential ф, is provided at the expense of this potential, for example, by the emission of charged particles.
Необхідна напруженість електричного поля емісії заряджених часток у випадку коронного розряду складає - » 4 -105 В/м, а при автоемісії електронів « 4 02109 В/м |З, 4). Зважаючи на те, що середня напруженість поля для автоемісії знижується на кілька порядків при наявності на поверхні, яка імітується шорсткостей і впливу індивідуальних полів іонів молекул ф ІЗ). Щільність величини заряду оф на вільній поверхні потоку можна оцінити допустивши, що всі молекули на поверхні поляризовані і кожна з них має заряд поляризації, дорівнює 60 заряду електрона: сф: Пров - 4 5.1015 1м2 .1,6.10719 Кл х 7,2.1033 Кл/м?The necessary intensity of the electric field of the emission of charged particles in the case of a corona discharge is - » 4 -105 V/m, and in the case of self-emission of electrons « 4 02109 V/m |Z, 4). Considering the fact that the average field strength for self-emission decreases by several orders of magnitude in the presence of roughness on the simulated surface and the influence of the individual fields of ions of molecules Ф IZ). The charge density of on the free surface of the flow can be estimated by assuming that all molecules on the surface are polarized and each of them has a polarization charge equal to 60 of the electron charge: sf: Prov - 4 5.1015 1m2 .1.6.10719 Кл x 7.2.1033 Кл/m ?
Отримане значення практично збігається з максимальним значенням густини поверхневого заряду оф - 107The obtained value practically coincides with the maximum value of the surface charge density of - 107
Кл/м2 у процесі тертя (41. в5 Таким чином, спряжені (сполучені) поверхні обтічного профілю і повітряного потоку можуть бути зарядженими одна відносно однієї до густин поверхневих зарядів сф - 102 Кл/м2. При цьому силу взаємодії спряжених (сполучених) поверхонь можна оцінити по формулі: в- БЕ, де Е - напруженість електричного поля в проміжку між поверхнями, 4 - заряд поверхні.Kl/m2 in the friction process (41. c5 Thus, the conjugated (connected) surfaces of the streamlined profile and the air flow can be charged relative to each other to the surface charge densities sf - 102 Kl/m2. At the same time, the force of interaction of the conjugated (connected) surfaces can be estimate by the formula: в- BE, where E is the intensity of the electric field in the gap between the surfaces, 4 is the surface charge.
Для значення напруженості електричного поля, що передує емісії заряджених часток, наприклад Е 10 7For the value of the electric field intensity preceding the emission of charged particles, for example E 10 7
В/м, одержуємо значення сили на одиницю поверхні:In/m, we get the force value per unit surface:
Е 2 0,5.105-н/м? 0,5.107 кг/м.E 2 0.5.105-n/m? 0.5.107 kg/m.
Можливість виникнення значної електричної сили між поверхнею обтічного профілю і потоком, що обтікає, дозволяє розглядати її як компонент піднімальної сили використовувати її для керування межовим шаром по приведенню в ламінарний режим обтікання поздовжньої електричної сили, шляхом формування нееквіпотенційного профілю.The possibility of the occurrence of a significant electric force between the surface of the streamlined profile and the flowing flow allows to consider it as a component of the lifting force and use it to control the boundary layer by bringing the longitudinal electric force into the laminar flow mode by forming a non-equipotential profile.
Такий профіль у першому наближенні можна одержати шляхом розбиття його на ряд ізольованих одна від 75 одної провідних частин і подачі на кожну з них регульованого потенціалу. Ламінарне обтікання аеродинамічного профілю дозволяє підгримувати його високі аеродинамічні характеристики, а саме мінімальний опір і максимальне значення піднімальної сили. Оцінимо величину різниці потенціалів між спряженими поверхнями профілю і потоку, що обтікає, для забезпечення ламінарного режиму течії. Оскільки основним компонентом піднімальної сили є електростатична взаємодія двох сполучених поверхонь (профілю і його потоку, що обтікає,) необхідно підтримувати напруженість електричного поля між ними, близької до максимально можливої (критичної). Перевищення критичної напруженості поля може привести або до виникнення емісії заряджених часток, що у свою чергу веде до зниження напруженості поля і відповідно сили взаємодії між спряженими зарядженими поверхнями, або до виникнення турбулентності і відриву потоку від поверхні профілю, що також знижує величину піднімальної сили і збільшує опір. При напруженості поля між спряженими поверхнями нижче 259 критичної відбувається зниження величини піднімальної сили. Таким чином, якщо значення критичної « напруженості поля Е прийняти рівним 10 / В/м, а відстань а між спряженими зарядженими поверхнями -10 "м, то припустиме граничне значення різниці потенціалів складе 1000Щ8. Загальну величину струму джерела живлення і його потужність для керування потенціалом профілю визначимо виходячи з оцінюваної максимальної різниці потенціалів між спряженими поверхнями іаSuch a profile in the first approximation can be obtained by dividing it into a number of conductive parts isolated from each other and applying an adjustable potential to each of them. The laminar flow around the aerodynamic profile allows you to make up its high aerodynamic characteristics, namely the minimum resistance and the maximum value of the lifting force. Let's estimate the magnitude of the potential difference between the conjugate surfaces of the profile and the flowing stream to ensure the laminar flow regime. Since the main component of the lifting force is the electrostatic interaction of two connected surfaces (the profile and its flowing stream), it is necessary to maintain the intensity of the electric field between them, close to the maximum possible (critical). Exceeding the critical field strength can lead either to the emission of charged particles, which in turn leads to a decrease in the field strength and, accordingly, the force of interaction between conjugate charged surfaces, or to the emergence of turbulence and separation of the flow from the surface of the profile, which also reduces the magnitude of the lifting force and increases resistance. When the field strength between the conjugate surfaces is below the critical 259, the magnitude of the lifting force decreases. Thus, if the value of the critical "field strength E is taken as equal to 10 / V/m, and the distance a between the conjugated charged surfaces is -10 "m, then the assumed limit value of the potential difference will be 1000Ш8. The total value of the current of the power source and its power for controlling the potential profile is determined on the basis of the estimated maximum potential difference between the conjugated surfaces ia
И - 1000 В та максимальної густиниз поверхневого заряду св - 102 Кл/м7, ав)I - 1000 V and the maximum surface charge density sv - 102 Kl/m7, av)
При цьому, об'ємна густина заряду ру складе оAt the same time, the volume density of the ru charge will be about
Фе 1072 к ру нин - - 100 -5 «--Fe 1072 k ru nin - - 100 -5 "--
Я ло м оюI broke mine
Величину конвекційного струму 4 над поверхнею профілю визначимо як:The magnitude of the convection current 4 over the surface of the profile is defined as:
Іктру-М.8, де М - швидкість потоку; в - площа поперечного перерізу, через яку протікає струм. «Iktru-M.8, where M is the flow rate; c is the cross-sectional area through which the current flows. "
Приймаючи: М - 10Ом/с; 5 - 1033 м2; Їкх 100.100.10733 - 10А, потужність М джерела живлення складе: шщ с М 2 0 2010.109 - 10"Ут х 105Квт. а Пристрій для керування примежовим шаром аеродинамічного профілю включає каркас 1. На каркасі 1 ,» розміщене ізолююче покриття 2, поверх якого встановлена обшивання. Верхня поверхня обшивання по довжині обтічного профілю утворена розміщеними від передньої до задньої кромки профілю, електрично провідними ділянками 3, 4, 5, розділеними ізоляторами б, що виконані врівень з останніми так, що електрично провідні 1 ділянки 3, 4, 5 і ізолятори 6 утворять суцільну обтічну поверхню аеродинамічного профілю, на якій електрично - провідні ділянки чергуються з непровідними. На кожній із провідних ділянок установлені датчики 7 режиму течії межового шару, функцію яких можуть виконувати, наприклад датчики електромагнітного випромінювання, або (ав) термоанемометри. Датчики 7 режиму течії межового шару з'єднанім мікропроцесором 11. Провідні ділянки о 50 профілю 3, 4, 5, через регулюючі пристрої 8 комутованого типу, з'єднані з джерелом живлення 9 і системою керування 10, зв'язаної з мікропроцесором 11. іЧе) Спосіб керування межовим шаром полягає у такому. У процесі руху при переході ламінарної течії примежового шару в турбулентну на будь якій з ділянок зміна, 3, 4, 5, що зафіксована, установленими на верхній поверхні профілю датчиками 7, зміна режиму течії, у вигляді електричного сигналу передасться мікропроцесору 11. Оброблений мікропроцесором 11, відповідно до необхідної корекції параметрів відхилень з» режиму течії від ламінарної, сигнал подасться на систему керування 10, що через регулюючі пристрої 8 комутує джерело живлення 9, з тією з ізольованих ділянок З, 4, 5 профілі, де зафіксована зміна режиму течії. Зміна потенціалу на поверхні кожної з заданих ділянок 3,4,5 відповідно до показань датчиків 7, дозволяє скорегувати різницю потенціалів між примежовим шаром і обтічною поверхнею, що призводить до відновлення ламінарного 60 режиму течії на розглянутій ділянці профілю. По досягненню режиму стаціонарного обтікання, визначуваного за показниками датчиків 7, подача потенціалу на провідну ділянку профілю, де було зафіксоване виникнення турбулентності, припиняється.Assuming: M - 10Ω/s; 5 - 1033 m2; Type 100.100.10733 - 10A, the power M of the power source will be: shsh s M 2 0 2010.109 - 10"Ut x 105 kW. a The device for controlling the boundary layer of the aerodynamic profile includes a frame 1. An insulating coating 2 is placed on the frame 1, on top of which The upper surface of the cladding along the length of the streamlined profile is formed by electrically conductive sections 3, 4, 5, located from the front to the rear edge of the profile, separated by insulators b, which are made flush with the latter so that the electrically conductive sections 3, 4, 5 and insulators 6 will form a continuous streamlined surface of an aerodynamic profile, on which electrically conductive sections alternate with non-conductive ones. Sensors 7 of the boundary layer flow regime are installed on each of the conductive sections, the function of which can be performed, for example, by electromagnetic radiation sensors, or (av) thermal anemometers. Sensors 7 boundary layer flow regime by a connected microprocessor 11. Conductive sections of 50 profile 3, 4, 5, through regulating devices 8 switches of this type, connected to a power source 9 and a control system 10 connected to a microprocessor 11. iChe) The method of controlling the boundary layer is as follows. In the process of movement, during the transition of the laminar flow of the boundary layer to the turbulent flow in any of the areas, the change 3, 4, 5, recorded by the sensors 7 installed on the upper surface of the profile, the change in the flow regime, will be transmitted to the microprocessor 11 in the form of an electrical signal. Processed by the microprocessor 11 , in accordance with the necessary correction of the parameters of deviations from the flow mode from laminar, the signal will be sent to the control system 10, which through the regulating devices 8 switches the power source 9, with that of the isolated sections C, 4, 5 profiles, where the change in the flow mode is recorded. The change in the potential on the surface of each of the specified areas 3,4,5 according to the readings of the sensors 7 allows to correct the potential difference between the boundary layer and the streamlined surface, which leads to the restoration of the laminar 60 flow regime on the considered section of the profile. Upon reaching the regime of stationary flow, determined by the indicators of sensors 7, the supply of potential to the leading section of the profile, where the occurrence of turbulence was recorded, is stopped.
Лабораторні експерименти з моделлю профілю підтвердили можливість керування течією примежового шару способом, який пропонується. Результати експерименту приведені в таблиці. б5Laboratory experiments with a profile model confirmed the possibility of controlling the boundary layer flow in the proposed way. The results of the experiment are given in the table. b5
ТаблицяTable
; яви во 00 прбуютня дер, - Іде» - число Рейнольдса; в ш- -- число Маху; й й ше й й й; appear at 00 prbuyutnya der, - Ide" - Reynolds number; in sh- -- Mach number; y y y y y y
А з, АЦ), АШв - потенціали, подавані відповідно на 3, 4, 5 ділянки профілю.A z, AC), ASHv - potentials applied to 3, 4, 5 sections of the profile, respectively.
Таким чином, подача регульованого потенціалу на заздалегідь визначені електричні розділені області відповідно до зміни режиму обтікання, дозволяє створити уздовж профілю розподілений потенціал (нееквіпотенційний профіль), що сприяє прискоренню потоку примежового шару уздовж профілю, створенню 2о позитивного градієнта тиску, тобто запобіганню переходу режиму обтікання з ламінарної течії в турбулентну.Thus, the supply of an adjustable potential to predetermined electrically separated areas in accordance with the change of the flow regime allows to create a distributed potential along the profile (non-equipotential profile), which contributes to the acceleration of the flow of the boundary layer along the profile, the creation of a 2o positive pressure gradient, that is, the prevention of the transition of the flow regime from laminar flow into turbulent flow.
Крім того, зважаючи на те, що на організацію режиму ламінарного обтікання аеродинамічного профілю відповідно до відомих способів і пристроїв, рівень енерговитрат звичайно складає до ЗО 95 споживаної двигуном потужності, економія енерговитрат при використанні пропонованих способу і пристрою може скласти 8095 зазначених витрат.In addition, taking into account the fact that for the organization of the laminar flow mode of the aerodynamic profile in accordance with known methods and devices, the level of energy consumption is usually up to ЗО 95 of the power consumed by the engine, energy consumption savings when using the proposed method and device can amount to 8095 of the specified costs.
Література: 1. Морозов А.И., Соловьев Л.С. Об одном параметре подобия в теории плазменньїх течений // Докл. ДАН. «References: 1. A.I. Morozov, L.S. Solovyov. On one similarity parameter in the theory of plasma flows // Dokl. DAN. "
СССР. 1965, - 164. -- Мо 1. - С 80-82. 2. Гришин С.Д., Лесков Л.В., Козлов Н.П. Злектрические ракетнье двигатели. - М.: Машинотроение, 1975. - 272 с. Ге»!USSR 1965, - 164. -- Mo 1. - S 80-82. 2. Grishin S.D., Leskov L.V., Kozlov N.P. Electric rocket engines. - M.: Mashinotroenie, 1975. - 272 p. Gee!
З. Поротников А.А., Петросов В.А., Острецов И.Н. Прикладнье процессьї / Физика и применение плазменньмх ускорителей. - Минск: Наука и техника, 1974. - С. 239-260. о 4. Т. Хорват, И. Берта Нейтрализация статического злектричества. - М.: Знергоатом издат, 1987. - 104с. оZ. Porotnikov A.A., Petrosov V.A., Ostretsov I.N. Applied processes / Physics and application of plasma accelerators. - Minsk: Science and Technology, 1974. - P. 239-260. o 4. T. Horvath, I. Berta Neutralization of static electricity. - M.: Znergoatom izdat, 1987. - 104p. at
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001117991A UA51009A (en) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | Method for boundary layer of aerodynamical profile controlling and appliance for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001117991A UA51009A (en) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | Method for boundary layer of aerodynamical profile controlling and appliance for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA51009A true UA51009A (en) | 2002-11-15 |
Family
ID=74246216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2001117991A UA51009A (en) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | Method for boundary layer of aerodynamical profile controlling and appliance for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA51009A (en) |
-
2001
- 2001-11-22 UA UA2001117991A patent/UA51009A/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Roth | Aerodynamic flow acceleration using paraelectric and peristaltic electrohydrodynamic effects of a one atmosphere uniform glow discharge plasma | |
| Corke et al. | Plasma flow control optimized airfoil | |
| Corke et al. | Application of weakly-ionized plasmas as wing flow-control devices | |
| Asada et al. | Airfoil flow experiment on the duty cycle of DBD plasma actuator | |
| US8235072B2 (en) | Method and apparatus for multibarrier plasma actuated high performance flow control | |
| US20190145443A1 (en) | Method and apparatus for combined anemometer and plasma actuator | |
| US7907038B2 (en) | Electromagnetic flow control, methods and uses | |
| Font et al. | Effects of oxygen content on dielectric behavior barrier discharge plasma actuator behavior | |
| EP3147207B1 (en) | Embedded dielectric structures for active flow control plasma sources | |
| CN111942594B (en) | Aircraft, method for detecting the presence of ice and method for improving aerodynamics | |
| US10527074B2 (en) | Method and apparatus of plasma flow control for drag reduction | |
| Martins | Modelling of an improved positive corona thruster and actuator | |
| Defoort et al. | Ionic wind produced by an electro-aerodynamic pump based on corona and dielectric barrier discharges | |
| Komuro et al. | Multiple control modes of nanosecond-pulse-driven plasma-actuator evaluated by forces, static pressure, and PIV measurements | |
| Baranov et al. | Experimental cross-flow control in a 3D boundary layer by multi-discharge plasma actuators | |
| Khomich et al. | Multi-discharge actuator systems for electrogasdynamic flow control | |
| Bérard et al. | Corona discharges in atmospheric air between a wire and two plates | |
| UA51009A (en) | Method for boundary layer of aerodynamical profile controlling and appliance for its implementation | |
| Brindle et al. | Experimental study of corona jet produced from a circular tube fitted with a nozzle | |
| Shimomura et al. | Experimental analysis of closed-loop flow control around airfoil using DBD plasma actuator | |
| US20240215142A1 (en) | Dielectric barrier discharge plasma actuators | |
| Chernyshev et al. | On the possibility of laminar flow control on a swept wing by means of plasma actuators | |
| Kuryachii et al. | About increase of efficiency of plasma multi-actuator system for boundary layer control | |
| Zheng et al. | Flow control over a conical forebody by duty-cycle actuations | |
| Kuryachii et al. | Features of numerical modeling of a dielectric barrier discharge |