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Performance Characterization and Quantification of Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuators

Kriegseis, Jochen (2011)
Performance Characterization and Quantification of Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuators.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

The present work is an attempt to improve the characterization and quantification of the performance of dielectric barrier discharge (DBD) plasma actuators for aerodynamic flow-control applications. Existing measurement and evaluation strategies, together with additional new approaches have been applied and are discussed extensively. Novel scaling numbers are introduced that yield universal and partly non-dimensional key quantities for an improved evaluation of the electrical discharge characteristics and of the environmental influences about the behavior of plasma actuators. The existing strategies to quantify the momentum transfer from the plasma to the surrounding air are reviewed and have been applied to achieve a comprehensive and comparative analysis of the respective differences based on experimentally obtained data. Direct and implicit as well as differential and integral force estimation approaches are discussed. To counteract influences of the environment on the discharge and thus assuring constant plasma-actuator performance, a closed-loop control circuit of the electrical setup is introduced and successfully demonstrated in a proof-of-concept experiment.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2011
Autor(en): Kriegseis, Jochen
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: Performance Characterization and Quantification of Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuators
Sprache: Englisch
Referenten: Tropea, Prof. Dr.- Cameron ; Moreau, Prof. Dr.- Eric
Publikationsjahr: 13 Dezember 2011
Datum der mündlichen Prüfung: 7 Dezember 2011
URL / URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-28409
Kurzbeschreibung (Abstract):

The present work is an attempt to improve the characterization and quantification of the performance of dielectric barrier discharge (DBD) plasma actuators for aerodynamic flow-control applications. Existing measurement and evaluation strategies, together with additional new approaches have been applied and are discussed extensively. Novel scaling numbers are introduced that yield universal and partly non-dimensional key quantities for an improved evaluation of the electrical discharge characteristics and of the environmental influences about the behavior of plasma actuators. The existing strategies to quantify the momentum transfer from the plasma to the surrounding air are reviewed and have been applied to achieve a comprehensive and comparative analysis of the respective differences based on experimentally obtained data. Direct and implicit as well as differential and integral force estimation approaches are discussed. To counteract influences of the environment on the discharge and thus assuring constant plasma-actuator performance, a closed-loop control circuit of the electrical setup is introduced and successfully demonstrated in a proof-of-concept experiment.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
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Ziel dieser Arbeit ist die Verbesserung der Charakterisierung und Quantifizierung des Arbeitsverhaltens von dielektrischen Barriereentladungsplasma-Aktuatoren im Hinblick auf Anwendungen zur aerodynamischen Strömungskontrolle. Bei den durchgeführten Untersuchungen kamen bestehende und neue Mess- und Auswertungsstrategien zur Anwendung, die ausführlich diskutiert werden. Es werden neuartige Maßzahlen eingeführt, die als universelle und teilweise dimensionslose Kenngrößen eine verbesserte Evaluierung der Leistungsfähigkeit von Plasma-Akuatoren gestatten. Mit Hilfe dieser neuen Kennzahlen ist sowohl eine zuverlässige Erfassung von Entladungszustand und -intensität als auch eine präzise Beurteilung der Umgebungseinflüsse auf das Verhalten des Plasma-Aktuators möglich. Im Rahmen einer umfangreichen Vergleichsstudie fanden Experimente zur Quantifizierung der Impulsübertragung vom Plasma auf die umgebende Luft statt. Dabei kamen alle aktuell exisitierenden Verfahren zur Anwendung. Sie werden auf der Basis der erhaltenen experimentellen Daten gegenüberstellend analysiert. Besondere Beachtung findet dabei sowohl die Trennung von direkten und indirekten Methoden als auch die Unterscheidung zwischen integralen und differentiellen Verfahren zur Bestimmung der Kraft. Um dem Einfluss der Umgebungsbedingungen auf die Gasentladung entgegenzuwirken, wurde das vorhandene elektrische Plasma-Aktuatorsystem um einen Regelkreis erweitert, dessenWirksamkeit an einem Beispiel erfolgreich demonstriert wird.

Deutsch
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Strömungslehre und Aerodynamik (SLA)
16 Fachbereich Maschinenbau
Hinterlegungsdatum: 13 Dez 2011 12:49
Letzte Änderung: 05 Mär 2013 09:57
PPN:
Referenten: Tropea, Prof. Dr.- Cameron ; Moreau, Prof. Dr.- Eric
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 7 Dezember 2011
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