WO2021095981A1 - 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터 - Google Patents

유동 제어용 플라즈마 액츄에이터 Download PDF

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WO2021095981A1
WO2021095981A1 PCT/KR2019/017524 KR2019017524W WO2021095981A1 WO 2021095981 A1 WO2021095981 A1 WO 2021095981A1 KR 2019017524 W KR2019017524 W KR 2019017524W WO 2021095981 A1 WO2021095981 A1 WO 2021095981A1
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power
power supply
flow control
frequency
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Inventor
최해천
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김동리
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
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    • H05H2242/00—Auxiliary systems
    • H05H2242/20—Power circuits

Definitions

  • the present invention relates to a plasma actuator for flow control, and more particularly, to a plasma actuator for flow control that controls the surrounding flow by generating plasma.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a plasma actuator for flow control capable of effectively controlling the generation of plasma while using only relatively little power.
  • the plasma actuator for flow control of the present invention for solving the above object includes: a first electrode plate; A second electrode plate formed to be spaced apart from the first electrode plate and disposed at a position adjacent to the first electrode plate; An intermediate member made of an insulating material disposed between the first electrode plate and the second electrode plate; A first power supply unit electrically connected to the first electrode plate and the second electrode plate to supply first AC power; A second power supply unit electrically connected to the first and second electrode plates to supply second AC power having a frequency different from that of the first AC power; And controlling the operation of the first power supply unit and the second power supply unit to control the frequency, voltage, and current of the first AC power and the second AC power, respectively, to generate plasma between the first and second electrode plates. It is characterized in that it includes;
  • the plasma actuator for flow control of the present invention has the advantage of being able to effectively change the flow by actively controlling the generation of plasma in accordance with changes in the surrounding flow environment while using a relatively small amount of power.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma actuator for controlling flow according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an example of a state in which the plasma actuator for flow control shown in FIG. 1 is used.
  • FIG. 3 is a graph for explaining the effect of the flow control plasma actuator shown in FIG. 2.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma actuator for flow control according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows an example of a state of use of the plasma actuator for flow control shown in FIG. 1.
  • the plasma actuator for flow control includes a first electrode plate 110, a second electrode plate 120, an intermediate member 130, a first power supply unit 210, and a second electrode plate. It includes 2 power supply unit 220.
  • the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 are formed to extend in parallel in the longitudinal direction, and are formed of a conductive material.
  • the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 are disposed adjacent to each other, and are offset in a direction orthogonal to a direction parallel to each other.
  • the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 may be arranged in a plane parallel to each other as shown in FIG. 1 or extend in a direction parallel to each other as shown in FIG. 2 depending on the object to be installed. However, the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 may be arranged to be inclined to each other.
  • An intermediate member 130 is disposed between the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120.
  • the intermediate member 130 is formed of an insulating material. Since the intermediate member 130 insulates between the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120, when power is supplied to the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120, the first electrode plate ( A potential difference occurs between the 110) and the second electrode plate 120.
  • the intermediate member 130 is formed to extend to adjacent positions of the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 as shown in FIG. 1.
  • the first power supply unit 210 and the first power supply unit 210 and the second electrode plate 120 2 The power supply 220 is electrically connected.
  • the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220 respectively supply AC power of different frequencies to the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120.
  • first AC power the power supplied by the first power supply unit 210
  • second AC power the power supplied by the second power supply unit 220
  • the control unit 300 controls the operation of the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220. That is, the control unit 300 generates plasma between the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 by controlling the frequency, voltage, and current of the first AC power and the second AC power, respectively.
  • the pressure sensor 400 is disposed at a position slightly downstream from the plasma actuator.
  • the pressure sensor 400 measures the characteristics of the flow changed by the plasma actuator and feeds it back to the control unit 300.
  • the control unit 300 controls the operation of the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220 by receiving feedback from the measured value of the pressure sensor 400.
  • control unit 300 includes the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220 to generate AC power of different frequencies from the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220. ) To control the operation.
  • the plasma actuator for flow control is installed and used in a device that generates flow in air, such as an aircraft wing or an exterior surface of a vehicle.
  • the plasma actuator for flow control according to the present embodiment is installed in the Ahmed body, which is formed in a shape similar to that of a vehicle as shown in FIG. 2 and is used as a standard model for simulating vehicle flow, will be described as an example.
  • the control unit supplies AC power to the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220
  • the voltage is reduced due to the potential difference between the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120.
  • Plasma is generated around the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120.
  • the plasma generated between the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 causes a change in the flow of the surrounding air. If such changes in the flow due to plasma around the first and second electrode plates 110 and 120 are actively used, the flow separation around the first and second electrode plates 110 and 120 is prevented. It is possible to reduce the air resistance around the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 in a way to make it happen late.
  • one of the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220 supplies high-frequency power, and the other is slightly lower than that (by the characteristic frequency of the surrounding flow).
  • the high-frequency power of the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 so that the beat power is supplied.
  • control unit 300 is a method of increasing or decreasing the frequency of the beat waveform generated by the difference between the frequency of the first AC power and the second AC power, the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220. Control.
  • control unit 300 fixes the frequency of the AC power of a relatively high frequency among the first AC power and the second AC power, and increases or decreases the frequency of the AC power of the relatively low frequency.
  • the beat frequency is controlled by controlling the supply unit 210 and the second power supply unit 220.
  • control unit 300 receives the feedback of the characteristic value of the surrounding flow measured by the pressure sensor 400 described above, and adjusts the frequency of the second power supply unit 220 to generate a beat waveform at an appropriate frequency suitable for the characteristic at that moment. Adjust.
  • the operation of the plasma actuator is controlled by adjusting the frequency of the beat waveform in this way, it is possible to control the change in plasma generation around the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 very effectively compared to the conventional method. There is an advantage.
  • plasma generation is easy when using only high-frequency power, but flow control performance is poor, and when using low-frequency power, flow control is easy, but plasma generation efficiency is insufficient.
  • plasma generation is controlled by the beat waveform by using high frequency power and low frequency power at the same time as in the present invention, plasma generation efficiency is continuously maintained by the high frequency power, while the change in plasma generation at a relatively low frequency by the beat waveform is prevented. There is an advantage of being able to improve the efficiency of flow control by easily controlling.
  • the flow control can be performed in a rapid and effective manner compared to the conventional mechanical methods such as controlling the angle of a vehicle spoiler or controlling the angle of an auxiliary wing of an airplane. There is an advantage to be able to.
  • the pressure sensor 400 measures the characteristics of the surrounding flow
  • the control unit 300 includes the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220 so that a beat frequency appropriate to the characteristic frequency of the flow is generated. ), so the efficiency of flow control is very high. That is, it is possible to achieve a better flow control effect while using a smaller amount of power compared to the conventional plasma actuator using power of a single frequency. Accordingly, the plasma actuator for flow control according to the present invention has the advantage of not only always improving the flow control performance, but also reducing the amount of power used for flow control.
  • FIG. 3 shows the result of measuring the drag reduction ratio by installing the plasma actuator for flow control according to the present embodiment in the Ahmed body as shown in FIG. 2.
  • the horizontal axis of FIG. 3 denotes power consumption of the plasma actuator, and the vertical axis denotes a reduction ratio of the phase power.
  • the result indicated by black dots is a case of using the beating waveform using the plasma actuator for flow control according to the present embodiment, and the result indicated by the hollow dots is the case of using AC power of a single frequency without using the beating waveform. If the same power is used, it can be seen that the drag reduction performance is better when the beat waveform is used. On the other hand, in the case of having the same drag reduction performance, it can be seen that the power consumption is much less when the beat waveform is used.
  • Each line indicated by a solid line and a dotted line in FIG. 3 shows different results according to the surrounding flow velocity.
  • a plasma actuator for flow control having a pressure sensor 400 has been described above as an example, but it is also possible to configure a plasma actuator for flow control without a pressure sensor 400, and flow velocity other than the pressure sensor 400 It is also possible to construct a plasma actuator for flow control with other types of sensors including sensors.
  • the control unit 300 may operate to adjust the beat waveform according to the conditions of the table set in advance according to the use condition of the plasma actuator for flow control according to the present invention.
  • the plasma actuator for flow control according to the present invention is installed in a vehicle has been described as an example, but the plasma actuator for flow control according to the present invention may be installed and used in various configurations that move in air flow, such as an aircraft or an impeller.
  • control unit 300 adjusts the beat frequency by adjusting the frequency of the second power supply unit 220 while maintaining the frequency of the first power supply unit 210 constant. Accordingly, the frequency of the first power supply unit 220 may be kept constant and the frequency of the first power supply unit 210 may be adjusted, or the frequencies of the first power supply unit 210 and the second power supply unit 220 may be adjusted together. It is also possible to operate the control unit 300 to adjust the beat frequency.
  • the size, direction, distance, angle, and distance of the first electrode plate 110 and the second electrode plate 120 can be variously modified according to the usage conditions and the surrounding environment and use of the flow control plasma actuator according to the present invention. I can.

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Abstract

본 발명은 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 발생시켜 주위 유동을 제어하는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터에 관한 것이다. 본 발명의 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터는, 비교적 적은 전력량을 사용하면서도 플라즈마의 발생을 주위 유동 환경의 변화에 맞게 능동적이고 효과적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

Description

유동 제어용 플라즈마 액츄에이터
본 발명은 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 발생시켜 주위 유동을 제어하는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터에 관한 것이다.
두개의 전극판 사이에 고전압을 인가하여 플라즈마를 발생시켜서 주위 유동을 제어하는 플라즈마 액츄에이터에 대한 연구가 진행되었으나 여러 가지 문제점으로 인하여 실용화되지 못하고 있다.
플라즈마를 발생시켜 주위 유동을 제어함으로써 항력을 감소시키기 위한 용도로 연구되고 있으나, 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 수~수십 kHz의 고주파 고전압의 교류 전력을 사용하는 플라즈마 액츄에이터의 특성상, 일반적으로 수십~수백 Hz의 특성 주파수를 가지는 주위 유동 환경에 맞게 효과적으로 플라즈마를 발생시키지 못하는 문제점이 있다.
둘째, 위와 같은 문제점으로 인해 유동 제어의 효과에 비해 소모 전력이 많이서 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 비교적 적은 전력만을 사용하면서도 플라즈마의 발생을 효과적으로 제어할 수 있는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터는, 제1전극판; 상기 제1전극판과 이격되도록 형성되어 상기 제1전극판과 인접하는 위치에 배치되는 제2전극판; 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 배치되는 절연 재질의 중간 부재; 상기 제1전극판과 제2전극판에 전기적으로 연결되어 제1교류 전력을 공급하는 제1전력 공급부; 상기 제1전극판과 제2전극판에 전기적으로 연결되어 상기 제1교류 전력과 다른 주파수의 제2교류 전력을 공급하는 제2전력 공급부; 및 상기 제1전력 공급부 및 제2전력 공급부의 작동을 제어하여 제1교류 전력 및 제2교류 전력의 주파수와 전압과 전류를 각각 제어하여 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 플라즈마를 발생시키는 제어 유닛;을 포함하는 점에 특징이 있다.
본 발명의 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터는, 비교적 적은 전력량을 사용하면서도 플라즈마의 발생을 주위 유동 환경의 변화에 맞게 능동적으로 제어하여 유동을 효과적으로 변화시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터의 사용 상태의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터의 사용 상태의 일례를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터는 제1전극판(110)과 제2전극판(120)과 중간 부재(130)와 제1전력 공급부(210)와 제2전력 공급부(220)를 포함하여 이루어진다.
제1전극판(110)과 제2전극판(120)은 길이 방향으로 나란하게 연장되도록 형성되고, 도전성 재질로 형성된다. 제1전극판(110)과 제2전극판(120)은 서로 인접하는 위치에 배치되고, 서로 평행한 방향에 대해 직교하는 방향으로 오프셋되어 배치된다. 제1전극판(110)과 제2전극판(120)은 도 1에 도시한 것과 같이 서로 평행한 평면으로 배치될 수도 있고 설치되는 물체에 따라서 도 2에 도시한 것과 같이 서로 평행한 방향으로 연장되도록 형성되지만 제1전극판(110)과 제2전극판(120)은 서로 경사지도록 배치될 수도 있다.
제1전극판(110)과 제2전극판(120)의 사이에는 중간 부재(130)가 배치된다. 중간 부재(130)는 절연 재질로 형성된다. 중간 부재(130)가 제1전극판(110)과 제2전극판(120) 사이를 절연시키므로 제1전극판(110)과 제2전극판(120)에 전력이 공급되면 제1전극판(110)과 제2전극판(120) 사이에 전위차가 발생하게 된다. 본 실시예의 경우 중간 부재(130)는 도 1에 도시한 것과 같이 제1전극판(110) 및 제2전극판(120)의 인접하는 위치까지 연장되도록 형성된다.
이와 같이 제1전극판(110)과 제2전극판(120)의 사이에 전위차를 발생시키기 위하여 제1전극판(110)과 제2전극판(120)에는 제1전력 공급부(210)와 제2전력 공급부(220)가 전기적으로 연결된다.
제1전력 공급부(210)와 제2전력 공급부(220)는 각각 서로 다른 주파수의 교류 전력을 제1전극판(110)과 제2전극판(120)에 공급한다. 이하에서 제1전력 공급부(210)가 공급하는 전력을 제1교류 전력이라 하고 제2전력 공급부(220)가 공급하는 전력을 제2교류 전력이라 한다.
제어 유닛(300)은 제1전력 공급부(210) 및 제2전력 공급부(220)의 작동을 제어한다. 즉, 제어 유닛(300)은 제1교류 전력 및 제2교류 전력의 주파수와 전압과 전류를 각각 제어하여 제1전극판(110)과 제2전극판(120) 사이에 플라즈마를 발생시킨다.
플라즈마 액츄에이터보다 약간 후류의 위치에는 압력 센서(400)가 배치된다. 압력 센서(400)는 플라즈마 액츄에이터에 의해 변화된 유동의 특성을 측정하여 제어 유닛(300)으로 피드백한다.
제어 유닛(300)은 압력 센서(400)의 측정값을 피드백 받아 제1전력 공급부(210) 및 제2전력 공급부(220)의 작동을 제어한다.
상술한 바와 같이 제어 유닛(300)은 제1전력 공급부(210)와 제2전력 공급부(220)에서 서로 다른 주파수의 교류 전력을 발생시키도록 제1전력 공급부(210) 및 제2전력 공급부(220)의 작동을 제어한다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터의 작동에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터는 항공기 날개 또는 자동차 외면과 같이 공기 중에 유동을 발생시키는 장치에 설치되어 사용된다.
이하에서는 도 2에 도시한 것과 같은 자동차와 유사한 형상으로 형성되어 자동차 유동을 모사하는 용도의 표준화 모델로 사용되는 Ahmed body에 본 실시예에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터를 설치하는 경우를 예로 들어 설명한다.
상술한 바와 같이 제어부가 제1전력 공급부(210)와 제2전력 공급부(220)에 교류 전력을 공급하면 제1전극판(110)과 제2전극판(120) 사이에 발생하는 전위차로 인해 제1전극판(110) 및 제2전극판(120)의 주위에 플라즈마가 발생한다.
이와 같이 제1전극판(110) 및 제2전극판(120) 사이에 발생하는 플라즈마는 주위 공기의 흐름에 변화를 발생시킨다. 이와 같은 제1전극판(110) 및 제2전극판(120) 주위의 플라즈마에 의한 유동의 변화를 적극적으로 이용하면 제1전극판(110) 및 제2전극판(120) 주위의 유동 박리를 늦게 일어나도록 하는 방법으로 제1전극판(110) 및 제2전극판(120) 주위의 공기 저항을 감소시키는 것이 가능하다.
본 실시예에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터의 경우 제1전력 공급부(210)와 제2전력 공급부(220) 중 어느 하나는 고주파 전력을 공급하고 나머지 하나는 그보다 약간(주위 유동의 특성 주파수만큼) 낮은 주파수의 고주파 전력을 공급하도록 함으로써 제1전극판(110)과 제2전극판(120)에 맥놀이 전력이 공급되도록 한다.
즉, 제어 유닛(300)은 제1교류 전력과 제2교류 전력의 주파수의 차이에 의해 발생하는 맥놀이 파형의 주파수를 증감시키는 방법으로 제1전력 공급부(210) 및 제2전력 공급부(220)를 제어한다.
본 실시예의 경우에는 제어 유닛(300)이 제1교류 전력과 제2교류 전력 중 상대적으로 높은 주파수의 교류 전력의 주파수를 고정하고 상대적으로 낮은 주파수의 교류 전력의 주파수를 증감시키는 방법으로 제1전력 공급부(210) 및 제2전력 공급부(220)를 제어하여 맥놀이 주파수를 조절한다.
이때, 제어 유닛(300)은 앞서 설명한 압력 센서(400)에서 측정한 주위 유동의 특성 값을 피드백 받아 그 순간의 특성에 맞는 적절한 주파수로 맥놀이 파형이 발생하도록 제2전력 공급부(220)의 주파수를 조절한다.
이와 같이 맥놀이 파형의 주파수를 조절하는 방법으로 플라즈마 액츄에이터의 작동을 제어하면 종래의 방법에 비해 매우 효과적으로 제1전극판(110) 및 제2전극판(120) 주위의 플라즈마 발생의 변화를 제어할 수 있는 장점이 있다.
또한, 종래에 맥놀이를 사용하지 않는 플라즈마 액츄에이터의 경우 고주파 전력만 사용하는 경우에는 플라즈마 발생은 용이하지만 유동 제어 성능이 떨어지고, 저주파 전력을 사용하는 경우에는 유동 제어가 용이하지만 플라즈마 발생 효율이 부족한 문제점이 있었다 그런데 본 발명과 같이 고주파 전력과 저주파 전력을 동시에 사용하여 맥놀이 파형에 의해 플라즈마 발생을 제어하면, 고주파 전력에 의해 플라즈마 발생 효율은 지속적으로 유지하면서 맥놀이 파형에 의해 상대적으로 저주파로 플라즈마 발생의 변화를 용이하게 제어함으로써 유동 제어의 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 이와 같이 맥놀이 파형을 이용한 플라즈마 유동제어 방법을 이용하면, 종래에 자동차 스포일러의 각도를 조절하거나 비행기 보조 날개의 각도를 제어하는 것과 같은 기계적인 방법에 비해 비약적으로 빠르고 효과적인 방법으로 유동제어를 할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우 압력 센서(400)로 주위 유동의의 특성을 측정하고 그 유동의 특성 주파수에 적절한 맥놀이 주파수가 발생하도록 제어 유닛(300)이 제1전력 공급부(210)와 제2전력 공급부(220)의 작동을 제어하므로 유동 제어의 효율이 매우 높아지는 장점이 있다. 즉, 종래에 단일 주파수의 전력을 사용하는 플라즈마 액츄에이터에 비해 적은 전력량을 사용하면서도 더 우수한 유동 제어의 효과를 달성하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터는 유동 제어 성능의 항상 뿐만 아니라 유동 제어를 위해 사용하는 전력량을 감소시키는 장점도 가지게 된다.
도 3은 도 2에 도시한 것과 같은 Ahmed body에 본 실시예에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터를 설치하여 항력 감소 비율을 측정한 결과를 도시한 것이다.
도 3의 가로축은 플라즈마 액츄에이터의 소모 전력을 의미하고 세로축은 상력 감소 비율을 의미한다. 검은 점으로 표시된 결과는 본 실시예에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터를 시용하여 맥놀이 파형을 이용한 경우이고, 속이 빈 점으로 표시된 결과는 맥놀이 파형을 사용하지 않고 단일 주파수의 교류 전력을 사용한 경우이다. 동일한 전력을 사용한다면 맥놀이 파형을 사용하는 경우에 항력 감소 성능이 더 우수한 것을 알 수 있다. 다른 측면으로 동일한 항력 감소 성능을 가지는 경우 맥놀이 파형을 사용하는 경우에 소모 전력이 훨씬 적은 것을 알 수 있다. 도 3에서 실선과 점선으로 표시된 각각의 선은 주변 유속에 따른 결과를 다르게 도시한 것이다.
이상, 본 발명에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터에 대해 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 볼 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 앞에서 압력 센서(400)를 구비하는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터를 예로 들어 설명하였으나, 압력 센서(400)를 구비하지 않는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터를 구성하는 것도 가능하고, 압력 센서(400) 이외에 유속 센서를 포함한 다른 종류의 센서를 구비하는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터를 구성하는 것도 가능하다. 또한, 제어 유닛(300)이 본 발명에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터의 사용 조건에 따라 미리 설정된 테이블의 조건에 따라 맥놀이 파형을 조절하도록 작동하는 것도 가능하다.
앞에서, 본 발명에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터를 자동차에 설치하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터는 항공기, 임펠러 등과 같이 공기 유동 속에서 움직이는 다양한 구성에 설치되어 사용될 수 있다.
또한, 앞에서 제어 유닛(300)은 제1전력 공급부(210)의 주파수를 일정하게 유지한 상태에서 제2전력 공급부(220)의 주파수를 조절하는 방법으로 맥놀이 주파수를 조절하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 제1전력 공급부(220)의 주파수를 일정하게 유지하고 제1전력 공급부(210)의 주파수를 조절할 수도 있고 제1전력 공급부(210)와 제2전력 공급부(220)의 주파수를 함께 조절하면서 맥놀이 주파수를 조절하도록 제어 유닛(300)을 작동시키는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터의 사용 조건과 주변 환경 및 용도에 따라서 제1전극판(110) 및 제2전극판(120)의 크기와 방향, 간격, 각도 및 거리를 다양하게 변형될 수 있다.

Claims (7)

  1. 제1전극판;
    상기 제1전극판과 이격되도록 형성되어 상기 제1전극판과 인접하는 위치에 배치되는 제2전극판;
    상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 배치되는 절연 재질의 중간 부재;
    상기 제1전극판과 제2전극판에 전기적으로 연결되어 제1교류 전력을 공급하는 제1전력 공급부;
    상기 제1전극판과 제2전극판에 전기적으로 연결되어 상기 제1교류 전력과 다른 주파수의 제2교류 전력을 공급하는 제2전력 공급부; 및
    상기 제1전력 공급부 및 제2전력 공급부의 작동을 제어하여 제1교류 전력 및 제2교류 전력의 주파수와 전압과 전류를 각각 제어하여 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 플라즈마를 발생시키는 제어 유닛;을 포함하는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극판 및 제2전극판 주위의 유동 특성을 측정하는 압력 센서;를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 압력 센서의 측정값을 피드백 받아 상기 제1전력 공급부 및 제2전력 공급부를 제어하는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 제1교류 전력과 제2교류 전력의 주파수의 차이에 의해 발생하는 맥놀이 파형의 주파수를 증감시키는 방법으로 상기 제1전력 공급부 및 제2전력 공급부를 제어하는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 제1교류 전력과 제2교류 전력 중 상대적으로 높은 주파수의 교류 전력의 주파수를 고정하고 상대적으로 낮은 주파수의 교류 전력의 주파수를 증감시키는 방법으로 상기 제1전력 공급부 및 제2전력 공급부를 제어하는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1전극판과 제2전극판은 서로 나란하게 배치되는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1전극판과 제2전극판은 서로 나란한 평면 방향으로 서로 오프셋되어 배치되는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 중간 부재는, 상기 제1전극판 및 제2전극판의 인접하는 위치까지 연장되도록 형성되는 유동 제어용 플라즈마 액츄에이터.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270110A (ja) * 2007-04-24 2008-11-06 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高温場用表面プラズマアクチュエータ
US20110283477A1 (en) * 2007-03-21 2011-11-24 Ashpis David E Dust Removal From Solar Cells
KR101381872B1 (ko) * 2012-10-19 2014-04-07 한국철도기술연구원 공기 유동 제어를 위한 표면부착용 플라즈마 발생 필름
WO2017069617A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-27 Technische Universiteit Delft Dielectric barrier discharge DBD plasma system for an air-foil of a wind turbine or an airplane

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110283477A1 (en) * 2007-03-21 2011-11-24 Ashpis David E Dust Removal From Solar Cells
JP2008270110A (ja) * 2007-04-24 2008-11-06 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 高温場用表面プラズマアクチュエータ
KR101381872B1 (ko) * 2012-10-19 2014-04-07 한국철도기술연구원 공기 유동 제어를 위한 표면부착용 플라즈마 발생 필름
WO2017069617A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-27 Technische Universiteit Delft Dielectric barrier discharge DBD plasma system for an air-foil of a wind turbine or an airplane

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAMES DEDRICK: "Induced Flow and Optical Emission Generated by a Pulsed 13.56 MHz - 5 kHz Plasma Actuator", IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE, vol. 4 1, no. 12, December 2013 (2013-12-01), pages 3275 - 3278, XP011533396, Retrieved from the Internet <URL:https://ieeexplore.ieee.org/document/6634242> [retrieved on 20200722], DOI: 10.1109/TPS.2013.2279879 *

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