نقش روش‌های الکتروهیدرودینامیک و مگنتوهیدرودینامیک در صنایع هوافضا

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسنده

دانشگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیا (ص)

چکیده

الکترو هیدرودینامیک (ای.اچ.دی) مطالعه میدان جریان ناشی از میدان الکتریکی و تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی جنبشی است. این انرژی جنبشی برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی مانند خنک‌کاری تراشه یکپارچه، کاهش پسا در هواپیما، اسپری کردن مواد دی‌الکتریک برای چاپ و همچنین موتورهای ای.اچ.دی و پمپاژ استفاده می‌شود. مگنتوهیدرودینامیک (ام.اچ.دی) نیز مطالعه دینامیک سیالات رسانای الکتریکی مانند پلاسما، فلزات مذاب و آب نمک می‌باشد. طبق اثر فارادی اگر یک سیال رسانای الکتریسیته درون یک میدان مغناطیسی حرکت کند در اثر اندرکنش سیال متحرک و میدان مغناطیسی، انرژی جنبشی سیال به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. محرک‌های پلاسما بر اساس اثرات متقابل ام.اچ.دی و ای.اچ.دی به طور بالقوه می‌توانند ویژگی‌های دینامیکی سیالات را در اطراف یک جسم پرنده بدون قطعات متحرک تغییر دهند. این امر می‌تواند به کنترل یک هواپیما با زمان پاسخ ناچیز، قابلیت اطمینان بیشتر و پیشرفت‌های بزرگی در عملکرد پرنده منجر شود. در این مقاله ضمن معرفی روشهای ای.اچ.دی و ام.اچ.دی، به نحوه استفاده از آنها در تولید برق برای صنایع بویژه هوافضا پرداخته می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Wilson, Jack, Perkins, Hugh D, and Thompson, WilliamK.Aninvestigationofionicwindpropulsion.2009.

[2] Masuyama, KentoandBarrett, StevenRH. Ontheperformance of electrohydrodynamic propulsion. Proc. R. Soc. A, 469(2154):20120623, 2013.

[3] Corke, Thomas C, Enloe, C Lon, and Wilkinson, Stephen P. Dielectric barrier discharge plasma actuators for flow control. Annual review of fluid mechanics, 42:505– 529, 2010.

[4] Opaits, Dmitry et al. Dielectric barrier discharge plasma actuator for flow control. 2012.

 [5] Nelson, Robert, Corke, Thomas, Othman, Hesham, Patel, Mehul, Vasudevan, Srikanth, and Ng, Terry. A smart wind turbine blade using distributed plasma actuators for improved performance. in 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, p. 1312, 2008.

 [6] D.Carmein,D.White. Electro-hydrodynamicwindenergy system, 2014. U. S. Patent2014/0292140 A1.

[7] Lyklema, J. Fundamentals of interface and colloid science. volume 2: Solid-liquid interfaces. with special contributionsbya.dekeizer,bhbijsterbosch,gjfleerandmacohen stuart. 1995.

[8] Hunter, RJ. Behaviour of colloidal dispersions. Foundations of colloid science, 1:72–73, 1989.

[9] S. S. Dukhin, B.V. Derjaguin. electrokinetic phenomena. J. Willey and Sons, 1974.

 [10] Russel, WB, Saville, DA, and Schowalter, WR. Colloidal dispersions cambridge univ. Press, Cambridge, 1989.

 [11] H.R.Kruyt, ColloidScience. Irreversible systems,1, 1952.

[12] Dukhin, Andrei S. Ultrasound for Characterizing Colloids Particle Sizing, Zeta Potential Rheology. Elsevier, 2002.

[13] Wall, Staffan. The history of electrokinetic phenomena. CurrentOpinioninColloid&InterfaceScience,15(3):119– 124, 2010.

[14] Thompson, C. The antigravity underground. Wired Magazine, 2003.

 [15] Chang, Hsueh-Chia and Yeo, Leslie Y. Electrokinetically driven microfluidics and nanofluidics. 2010.

[16] Kirby, Brian J. Micro-and nanoscale fluid mechanics: transport in microfluidic devices. Cambridge university press, 2010.

[17] Bruus,Henrik. Theoreticalmicrofluidics.oxfordmasterseries in condensed matter physics. Oxford University Press, 2007.

[18] Pohl, Herbert Ackland. Dielectrophoresis. The behavior of neutral matter in nonuniform electric fields, 1978.

 [19] H. Morgan, N. Green. Ac electro-kinetics: Colloids and nano-particles. Research Studies Press, 2002.

[20] Hughes, Michael Pycraft. Nanoelectromechanics in engineering and biology. CRC press, 2002.

[21] Jones, T. B. Electro-mechanics of particles. Cambridge University Press., 1995. [22] H. C. Chang, L. Yao. Electro-kinetically driven microfluidics and nano-fluidics. 2009.

 [23] Kemp,Graham. Capillaryelectrophoresis: aversatilefamily of analytical techniques. Biotechnology and applied biochemistry, 27(1):9–17, 1998.

[24] Parent, B. Weakly-ionized air flow lab. Department of Aerospace Engineering.

 [25] Moayedi, Hesam, Amanifard, Nima, Deylami, Hamed Mohaddes, and Dolati, Farid. Numerical investigation of using micropolar fluid model for ehd flow through a smooth channel. Journal of Electrostatics, 87:51–63, 2017.

 [26] Moss, Richard Alan and Grey, Jerry. Heat transfer augmentation by steady and alternating electric fields. Ph.D. thesis, Princeton University, 1966.

[27] Go, DavidB,Garimella, SureshV,andFisher, TimothyS. Numerical simulation of microscale ionic wind for local cooling enhancement. in Thermal and ThermomechanicalPhenomenainElectronicsSystems,2006.ITHERM’06. The Tenth Intersociety Conference on, pp. 45–53. IEEE, 2006.

[28] Bergles, Arthur E. Techniques to augment heat transfer. Handbook of heat transfer.(A 74-17085 05-33) New York, McGraw-Hill Book Co., 1973,, pp. 10–11, 1973.

 [29] Mirzaei,MostafaandSaffar-Avval,Majid. Enhancementof convectionheattransferusingehdconductionmethod. Experimental Thermal and Fluid Science, 93:108–118, 2018.

[30] Seyed-Yagoobi, Jamal. Electrohydrodynamic pumping of dielectric liquids. Journal of Electrostatics, 63(6-10):861– 869, 2005.

 [31] Stuetzer, Otmar M. Ion drag pressure generation. Journal of Applied physics, 30(7):984–994, 1959.

[32] Stuetzer, Otmar M. Ion drag pumps. Journal of Applied Physics, 31(1):136–146, 1960.

[33] J. Seyed-Yagoobi, J. C. Chato, J.M. Crowley P.T. Krein. Inductionelectrohydrodynamicpumpinaverticalconfiguration: part1—theory. Journal of Heat Transfer, 111:664– 669, 1989.

 [34] Melcher, J. R. Traveling‐wave induced electroconvection. Physics of Fluids, 9(8):1548–1555, 1966.

 [35] Feng, Yinshan and Seyed-Yagoobi, Jamal. Understanding ofelectrohydrodynamicconductionpumpingphenomenon. Physics of fluids, 16(7):2432–2441, 2004.

[36] Atten, P and Seyed-Yagoobi, J. Electrohydrodynamically induced dielectric liquid flow through pure conduction in point/plane geometry-theory. in Dielectric Liquids, 1999.(ICDL’99) Proceedings of the 1999 IEEE 13th International Conference on, pp. 231–234. IEEE, 1999.

 [37] Bryan, James E and Seyed-Yagoobi, Jamal. An experimental investigation of ion-drag pump in a vertical and axisymmetric configuration. IEEE Transactions on Industry Applications, 28(2):310–316, 1992.

[38] Jr., EL Resler. The prospects for magneto-aerodynamics. Journal of the Aerospace Sciences, 25(4):235–245, 1958.

[39] Ziemer, Richard W. Experimental investigation in magneto-aerodynamics. ARS Journal, 29(9):642–647, 1959.

[40] Lapushkina, TA, Bobashev, SV, Vasil’eva, RV, Erofeev, AV, Ponyaev, SA, Sakharov, VA, and Van Wie, D. Influence of electric and magnetic fields on the shock wave configuration at the diffuser inlet. Technical Physics, 47(4):397–405, 2002.

 [41] Fraishtadt, VL, Kuranov, AL, and Sheikin, EG. Use of mhd systems in hypersonic aircraft. Technical Physics, 43(11):1309–1313, 1998.

 [42] Inui, Y, Ito, H, and Ishida, T. Two dimensional simulation of closed cycle disk mhd generator considering nozzle and diffuser. Energy conversion and management, 45(1314):1993–2004, 2004.  [43] Itoh, Kazuya and Ishikawa, Motoo. Three-dimensional analyses of phenomena near anode of mhd generator with high temperature, high velocity, and strong mhd interaction. in 32nd AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, p. 2810, 2001.