مدل‌سازی نیروی رانش القایی و توان الکتریکی مصرفی محرک پلاسمای DBD با استفاده از شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 دانشیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

4 استادیار، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر با هدف بهره‌مندی از مزایای مدل‌سازی سیستم‌ها برای محرک‌های پلاسمایی تخلیه مانع دی‌الکتریک یا DBD، ابتدا به کمک شبکه عصبی مصنوعی برای نیروی رانش القایی و توان الکتریکی مصرفی متناظر با آن، مدلی مبتنی بر داده‌های آزمایشگاهی موجود تولید شده است. سپس به منظور بهبود فرآیند آموزش شبکه عصبی و افزایش دقت مدل، الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار گرفته است. بررسی معیارهای همبستگی و کمینه کردن خطا، اشاره به عملکرد و دقت مناسب مدل داشته و ترکیب الگوریتم ژنتیک با شبکه عصبی را به عنوان روش مناسبی برای افزایش دقت مدل گزارش می‌کند. در خاتمه نیز با هدف بررسی تعمیم‌دهی مدل برای داده‌های جدیدی که در فرآیند مدل‌سازی از آن‌ها استفاده نشده است، یک آزمون تجربی اجرا گردیده، تا نتایج آزمایشگاهی جدید با نتایج خروجی مدل مورد ارزیابی قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Lupo A, Kreinovich V. Dielectric Barrier Discharge (DBD) Thrusters–Aerospace Engines of the Future: Invariance-Based Analysis. InUncertainty, Constraints, and Decision Making 2023 Sep 19. Cham: Springer Nature Switzerland.
  • Erfani R. Optimisation of Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuators and Their Application to Fluid Dynamics. PhD Thesis, The University of Manchester (United Kingdom), 2012.
  • Moreau E. Airflow control by non-thermal plasma actuators. Journal of physics D: applied physics. 2007 Jan 19;40(3):605.
  • Corke TC, Post ML, Orlov DM. Single dielectric barrier discharge plasma enhanced aerodynamics: physics, modeling and applications. Experiments in Fluids. 2009 Jan; 46:1-26.
  • Iqbal MO, Kozlov A, Schatzman D, Othman H, Thomas F, Corke T. Parametric Optimization of Single Dielectric Barrier Discharge (SDBD) Plasma Actuators. InAPS Division of Fluid Dynamics Meeting Abstracts 2006 Nov (Vol. 59, pp. LI-011).
  • Townsend Brown T. A method of and an apparatus or machine for producing force and motion. GB Patent. 1928;300311.
  • Masuyama K, Barrett SR. On the performance of electrohydrodynamic propulsion. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2013 Jun 8;469(2154):20120623.
  • Christenson EA, Moller PS. Ion-neutral propulsion in atmospheric media. AIAA journal. 1967 Oct;5(10):1768-73.
  • Dalvand MS, Pouryoussefi G, Ebrahimi M. Optimization of the Ratio of Induced Flow Velocity to Electrical Power Consumption in the DBD Plasma Actuator Using Artificial Neural Network and Genetic Algorithm. Modares Mechanical Engineering. 2018 Jan 10;17(11):323-32.
  • Van Dyken R, McLaughlin T, Enloe CL. Parametric investigations of a single dielectric barrier plasma actuator. In42nd AIAA aerospace sciences meeting and exhibit 2004 Jan 5 (p. 846).
  • Rosli MF. Experimental Study on the Impact of DBD Plasma Actuator Geometry and Electrical Input on Thrust Generation.BS Thesis, University Sains Malaysia, 2022.
  • Thomas FO, Corke TC, Iqbal M, Kozlov A, Schatzman D. Optimization of dielectric barrier discharge plasma actuators for active aerodynamic flow control. AIAA journal. 2009 Sep;47(9):2169-78.
  • Versailles P, Gingras-Gosselin V, Vo HD. Impact of pressure and temperature on the performance of plasma actuators. AIAA journal. 2010 Apr; 48(4):859-63.
  • Durscher R, Roy S. Evaluation of thrust measurement techniques for dielectric barrier discharge actuators. Experiments in fluids. 2012 Oct; 53:1165-76.
  • Durscher R, Roy S. Novel multi-barrier plasma actuators for increased thrust. In48th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition 2010 Jan 4 (p. 965).
  • Cheong M, Greig A, Gibson B, Arjomandi M. An investigation into the effect of electric field on the performance of dielectric barrier discharge plasma actuators. Experimental Thermal and Fluid Science. 2011 Nov 1;35(8):1600-7.
  • Ahangar M, Hoseini A. Experimental investigation on the performance of channel plasma thruster using tri-electrode DBD actuators under magnetic field. Sensors and Actuators A: Physical. 2024 Apr 16; 369:115163.
  • Ahangar M, Hoseini A. Experimental study of the performance parameters of a plasma thruster using dielectric barrier discharge with the magnetic field. Modares Mechanical Engineering. 2022 May 10;22(6):393-406.
  • Bishop CM. Neural networks for pattern recognition. Oxforde University press; 1995.
  • Haykin S. Neural networks and learning machines. Pearson Education India; 2009 Nov.
  • Ripley BD. Pattern recognition and neural networks. Cambridge university press; 2007.
  • Goodfellow I, Bengio Y, Courville A. Deep learning. MIT press; 2016.
  • Schmidhuber J. Deep learning in neural networks: An overview. Neural networks. 2015 Jan 1; 61:85-117.
  • LeCun Y, Bengio Y, Hinton G. Deep learning. nature. 2015 May 28;521(7553):436-44.
  • Haykin S. Neural networks: a comprehensive foundation. Prentice Hall PTR; 1998 Jul.
  • Rojas R. Neural networks: a systematic introduction. Springer Science & Business Media; 2013 Jun 29.
  • Dalvand MS. Experimental Investigation and Multi-Objective Optimization of the DBD Plasma Actuator Using Artificial Neural Network and Genetic Algorithm. MSc Thesis, Tarbiat Modares University, 2016.
  • Albadr MA, Tiun S, Ayob M, Al-Dhief F. Genetic algorithm based on natural selection theory for optimization problems. Symmetry. 2020 Oct 23;12(11):1758.
  • Holland JH. Adaptation in natural and artificial systems: an introductory analysis with applications to biology, control, and artificial intelligence. MIT press; 1992 Apr 29.
  • Mitchell M. An introduction to genetic algorithms. MIT press; 1998 Mar 2.
  • Dalvand S, Pouryoussefi G, Doostmahmoudi A, Hosseini MR. Thrust generation by dielectric barrier discharge plasma actuators in the filamentary discharge regime. Physics of Fluids. Accepted paper, 2025.
  • Montgomery DC. Design and analysis of experiments. John Wiley & sons; 2017.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار