مطالعه عددی جریان جت برخوردی تولید شده توسط رژیم تخلیه الکتریکی کرونا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی هوافضا، دانشکده مهندسی و فناوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی هوافضا، دانشکده مهندسی و فناوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

جریان جت برخوردی حاصل از تخلیه کرونا امروزه برای کاربردهای مختلفی همچون خنک‌کاری، تصفیه‌ی جریان و بهبود انتقال گرما استفاده می‌گردد. در پژوهش حاضر مشخصه‌های این جریان از جمله سرعت، خطوط جریان و همچنین نیروی وارده حاصل از برخورد جت در گاز آرگون به صورت عددی مطالعه شده است. بدین منظور معادلات حاکم بر جریان پلاسمای تحت میدان الکترواستاتیکی با روش المان محدود حل شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که در شرایط اتمسفری با اعمال اختلاف ولتاژ 500 V بین دو الکترود با فاصله‌ی 200 µm سرعت بیشینه جت بوجودآمده پس از برخورد به 2.3 m/s می‌رسد. همچنین مقدار نیروی حجمی بیشینه وارد بر سطح کاتد حدودا برابر با 1.23× 14107N/m3">  می‌باشد. شبیه‌سازی صورت‌گرفته بخوبی فرآیند شکل‌گیری جت را در چهار مرحله تولید یون‌ها، کشیدگی جریان یون‌ها، برخورد آن‌ها با سطح و در نهایت انبساط جت نشان داده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Hauksbee F., Physico-Mechanical Experiments on Various Subjects, First Edition, pp. 46-47, London: Brugis, 1709.
[2]  Ould Ahmedou S. A., Rouaud O., Havet M., Electrohydrodynamic enhancement of heat and mass transfer in food processes. In  3rd International Symposium on Food and Agricultural Products,  Naples, Italy, 2007.
[3]  Robinson M., Movement of air in the electric wind of the corona discharge, AIEE Transactions, Vol. 80, No. 2, pp. 143-150, 1961.
[4]  Oglesby S., Electrostatic Precipitation, Marcel Dekker, New York, 1978.
[5]  Hughes J.F., Electrostatics Powder Coating, Wiley, New York, 1984.
[6]  Bastien F., Acoustics and gas discharges: application to loudspeakers, Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 20, No. 12, pp. 1547–1557, 1987.
[7]  Darabi J., Ohadi M.M., Devoe D., An electrohydrodynamic polarization micropump for electronic cooling, Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 10, No. 1, pp. 98–106, 2001.
[8]  Mizeraczyk J., Berendt A., Podlinski J., Temporal and spatial evolution of EHD particle flow onset in air in a needle-to-plate negative DC corona discharge, Journal of Physics D Applied Physics, Vol. 49, No. 20, p. 205203, 2016.
[9]  Zhao L.,  Adamiak K., EHD flow in air produced by electrical corona discharge in pin-plate configuration. Journal of Electrostatics, Vol. 63, No. 3-4, pp. 337–350, 2005.
[10]             Liu X. H., He W., Yang F., Numerical simulation and experimental validation of Direct Current air corona discharge under atmospheric pressure, Chinese Physics B, Vol. 21, No. 8, 2012.
[11]             Huang XY, Zhang TT, Zhang X., "Modeling of Direct Current Atmospheric Pressure Argon Discharge in Two-Dimensional", Advanced Materials Research, Vol. 852, pp. 597-601, 2014
[12]             Davis T. A.,Direct Methods for Sparse Linear Systems, SIAM, Philadelphia, 2006.
[13]             Grassi W., Testi D., Urbanucci L., Enhanced nucleate boiling and CHF on a small horizontal plate under ionic jet impingement, International Community Heat Mass Transfer, Vol. 79, No. 1, pp. 67–73, 2016.
[14]             COMSOL Multiphysics, Plasma Module User’s guide, version 5.2, 2015.
[15]             COMSOL Multiphysics, Chemical Engineering Module Model Library, version 5.2, 2015.
[16]             Petra C. G., Schenk O., Anitescu M., Real-time stochastic optimization of complex energy systems on high-performance computers, IEEE Computing in Science & Engineering, Vol. 16, No. 5, pp. 32-42, 2014.
[17]             Moreau E., Benard N., Lan-Sun-Luk J. D., Chabriat J. P., Electrohydrodynamic force produced by a wire-to-cylinder dc corona discharge in air at atmospheric pressure, Journal of Physics D Applied Physics, Vol. 46, No. 47, pp. 1-14,  2013.