Numerical modeling of plasma Actuator at high pressure

• Autorzy: Mekri A. , Boukreris A. , Kraloua B. , Hennad A.

Warianty tytułu

PL

Numeryczne modelowanie aktuatora plazmowego przy wysokim ciśnieniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, we develop a physical model for an asymmetric dielectric barrier discharge (DBD) in air driven by nanosecond voltage negative pulse. This configuration has been proposed as actuators for flow control. We present a hydrodynamic model to approximate the evolution of charge densities. The model consists of the continuity equations for electrons, positive and negative ions coupled to Poisson’s equation for the electric field. We use Scharfetter and Gummel schemes SG and SG0 schemes coupling at time splitting method to resolve the transport equations system. The Poisson's equation is resolved by the tridiagonal method coupled with the over-relaxation method to calculate the electrical field. The stationary spatial distribution of the electron and ion densities, the electric potential, and the electric field in a two-dimensional (2D) configuration are presented.

PL

W pracy przedstawiono model fizyczny asymetrycznego wyładowania barierowego dielektrycznego (DBD) napędzanego impulsem negatywnym nano-nanocząsteczkowym w powietrzu. Konfiguracja została zaproponowana jako siłowniki do sterowania przepływem. Przedstawiono model hydrodynamiczny przybliżający ewolucję gęstości ładunku. Model składa się z równań ciągłości dla elektronów, jonów dodatnich i ujemnych sprzężonych z równaniem Poissona dla pola elektrycznego. Używano schematy Scharfettera i Gummla Przedstawiono stacjonarny rozkład przestrzenny gęstości elektronów i jonów, potencjał elektryczny oraz pole elektryczne w konfiguracji dwuwymiarowej (2D).

Słowa kluczowe

EN

plasma actuator; fluid model; charged particle transport; time splitting method; Gummel scheme; Scharfetter scheme

PL

napęd plazmowy; model płynów; transport cząstek naładowanych; metoda podziału czasu; schemat Scharfettera; schemat Gummel

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 4
• Strony: 34--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mekri A.

• Université des Sciences et de la Technologie d'Oran-Mohamed Boudiaf, USTO-MB, FGE-LMSE, BP 1505 El M’Naouer, 31000 Oran, Algeria

autor

Boukreris A.

• Université des Sciences et de la Technologie d'Oran-Mohamed Boudiaf, USTO-MB, FGE-LMSE, BP 1505 El M’Naouer, 31000 Oran, Algeria

autor

Kraloua B.

• Université des Sciences et de la Technologie d'Oran-Mohamed Boudiaf, USTO-MB, FGE-LMSE, BP 1505 El M’Naouer, 31000 Oran, Algeria

autor

Hennad A.

• Université des Sciences et de la Technologie d'Oran-Mohamed Boudiaf, USTO-MB, FGE-LMSE, BP 1505 El M’Naouer, 31000 Oran, Algeria

Bibliografia

• [1] Moreau, E., Airflow control by non-thermal plasma actuators, J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (2007) 605-636
• [2] Orlov, D. Corke, T., Numerical simulation of aerodynamic plasma actuator effects, 43rd AIAA Aerospace Science Meeting and Exhibit, January 2005, Reno, Nevada
• [3] J. P. Boeuf, L. C. Pitchford., Electrohydrodynamic force and aerodynamic flow acceleration in surface dielectric barrier discharge, J. Appl. Phys. 97, 103307 (2005)
• [4] P. Peschke, S. Goekce interaction between nanosecond pulse DBD actuators and transonic flow, 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting January 2017, Grapevine, Texas
• [5] A. Mekri, A. Hennad, A. Boukreris, numerical simulations of streamer propagation by adbquickest scheme international conf. on material and energy Tianjin china, July 06-09 ,2017
• [6] H. Tebani, A. Hennad, three-dimensional modelling of the DC glow discharge using the second order fluid model, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, R. 89 NR 8/2013
• [7] L. Scharfetter, H. K. Gummmel, IEEE Trans. Electron Devices, 64(1969), No.16
• [8] N. Benaired, A. Hennad, Three-dimensional modelling of filamentary discharge using the SG Scheme coupling at time splitting method PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 89 NR 1a/2013
• [9] B. Kraloua, A. Hennad, Multidimentional numerical imulation of glow discharge by using the N-BEE-Time splitting method, Plasma Sc. and Technology, Vol.14, Sep(2012), No.9
• [10] M. Mamunuru, U. Kortshagen Plasma actuator simulation: Force contours and dielectric charging characteristics 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition 4 - 7 January 2010, Orlando, Florida
• [11] W S. Kang, J. M. Park, Y. Kim, S. H. Hong, Numerical study on influences of barrier Arrangements on dielectric barrier discharge characteristics IEEE Trans. On Plasma Sci. vol 31, no. 4, August 2003
• [12] G E Georghiou, A P Papadakis, Numerical modeling of atmospheric pressure gas discharges leading to plasma production J. Phys. D: Appl. Phys. 38 (2005) R303–R328
• [13] N. Benaired, A. Hennad, ADBQUICKEST Numerical Scheme for Solving Multi-Dimensional Drift-Diffusion Equations PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY,ISSN, R. 90 NR 8/2014
• [14] Kulikovsky A. A., Positive streamer between parallel plate electrodes in atmospheric pressure air, J. Phys. D: Appl. Phys., 30(1997), No. 3, 441-450
• [15] M. Mamunuru Simulation of DBD plasma actuators, and nanoparticle-plasma interactions in argon-hydrogen CCP RF discharges a dissertation submitted to the faculty of the graduate school of the university of Minnesota, August, 2014
• [16] T. Unfer, J P.Boeuf Modeling of a nanosecond surface discharge actuator J. Phys. D: Appl. Phys. 42 (2009) 194017
• [17] Y. Lagmich, Th. Callegari, Th. Unfer, L. C. Pitchford, and J. P. Boeuf Electrohydrodynamic force and scaling laws in surface dielectric barrier discharges Appl. Phys. Lett. 90, 051502 (2007); doi: 10.1063/1.2435349
• [18] J P Boeuf, Y Lagmich, Electrohydrodynamic force in dielectric barrier discharge plasma actuators, J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (2007) 652–662
• [19] Luque A., Ebert U., Density models for streamer discharges: Beyond cylindrical symmetry and homogeneous media, Journal of Computational Physics 231 (2012) 904–918
• [20] Kulikovsky A. A., "A more accurate Scharfetter Gummel algorithm of electron transport for semiconductor and gas discharge simulation", J. Comp. Phys., n°119, page 149-155, 1995

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).