플라즈마 유동제어를 통한 공기저항저감을 위해 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 플라즈마 구동기를 설계하였고, 2D 시험모델의 풍동시험을 통해 항력저감을 측정하였다. 풍속이 없는 경우에는 유동박리 및 표면마찰저항이 존재하지 않으므로 플라즈마 유동제어를 통한 항력저감도 없었다. 2m/s의 풍속에서 유동박리제어를 통해 항력이 9.7%까지 감소됨을 확인하였으며, 풍속이 증가할수록 항력저감은 감소하였다.
Plasma actuator makes parallel flow on the wall surface by the interaction between plasma and neutral air particles. Dielectric barrier discharge (DBD) plasma actuator is widely studied as one type of plasma actuators, which consists of one electrode exposed to the environmental gas and the other encapsulated by a dielectric material. This paper is experimentally focused on the performance of DBD plasma actuator mounted on a flat plate, which depends on kinds of the electrode materials, their thicknesses and the supplied voltage including its frequency. We measured the velocity magnitudes of the induced flow by a stagnation probe as a performance parameter of the plasma actuators. The velocity profiles of the flow induced by the plasma actuators are similar in all measurement cases. The magnitude of the induced velocity is strongly influenced by the thickness of the electrodes and the frequency of the input voltage. The performance of DBD plasma actuators is related to the electric properties of the electrode materials such as the ionization energy and the electrical resistivity.
The use of plasma has increased in bio-application field in recent years. Particularly, water treated by arc discharge or atmospheric pressure plasma has been actively utilized in bio-industry. In this study, we have developed a plasma activated water generating system. For this system, two kinds of plasma sources; dielectric barrier discharge (DBD) plasma and arc discharge plasma have been used. The discharge energy was calculated using the breakdown voltage and current, and the emission spectrum was measured to investigate the generated reactive species. We also analyzed the amount of reactive oxygen and nitrogen species in water using the chemical methods and nitric oxide sensor. Finally, the influence of plasma generated reactive species on the germination and growth of spinach (Spinacia oleracea) was investigated. Spinach is a green leafy vegetable that contains a large amount of various physiologically active organic compounds. However, it is characterized with a low seed germination rate.
The dielectric barrier discharge(DBD) is a common method to create a nonthermal plasma in which electrical energy is used to create electrons with a high average kinetic energy. The unique aspect of dielectric barrier discharges is the large array of short lifetime(10ns) silent discharges created over the surface of the dielectric. A silent discharge is generated when the applied voltage exceeds the breakdown voltage of the carrier gas creating a conduction path between the applied electrode and grounded electrode. As charge accumulates on the dielectric, the electric field is reduced below the breakdown field of the carrier gas and the silent discharge self terminates preventing the DBD cell from producing a thermal arc. In fact, the most significant application of dielectric barrier discharges is to generate ozone for contaminated water treatment. Therefore, experiments were perfomed at 1∼2[bar] pressure using a coaxial geometry single dielectric barrier discharge for ozone concentrations and energy densities. The main result show that the concentration and efficiency of ozone are influenced by gas nature, gas quantity, gas pressure, supplied voltage and frequency.
This study proposes a mathematical model to characterize the removal of nitrogen oxides in a dielectric barrier discharge plasma process. As well as the reactions between nitrogen oxides, water vapor, oxygen and nitrogen, the model takes into account the effect of ethylene often used as a chemical additive to reduce the power consumption of the process on the removal of nitrogen oxides. Since the concentrations of the radicals concerned in the main reactions including O, OH, H and N should be calculated to predict the removal efficiency of nitrogen oxides, they were theoretically derived. The parameters affecting the removal of nitrogen oxides, such as initial concentration, discharge power, humidity, and ethylene concentration were experimentally evaluated, which were compared with the calculated results to verify the validity of the model proposed. The predicted concentrations of several byproducts formed in this process were also presented and discussed. The effects of several parameters mentioned above on the removal of nitrogen oxides were reasonable described by the proposed model.
A combined process of non-thermal plasma and catalytic techniques has been investigated to treat toxic gas compounds in air. The treated gas in the present study is $CH_3$CN that has been known to be a simulant of toxic chemical agent. A planar type dielectric barrier discharge(DBD) reactor has been used to generate non-thermal plasma that produces various chemically active species, O, N, OH, $O_3$, ion, electrons, etc. Several different types of adsorbents and catalysts, which are MS 5A, MS 13X, Pt/alumina, are packed into the plasma reactor, and have been tested to save power consumption and to treat by-products. Various aspects of the present techniques, which are decomposition efficiencies along with the power consumption, by-product analysis, reaction pathways modified by the adsorbents and catalysts, have been discussed in the present study.
A combined process of non-thermal plasma and catalytic technique has been investigated to treat $CH_3$CN gas in the atmosphere. A planar type dielectric barrier discharge (DBD) reactor has been used to generate the non-thermal plasma that produces various chemically active species, such as O, N, OH, $O_3$, ion, electrons, etc. Several different types of the beads. which are Molecular Sieve (MS) 5A, MS 13X, Pt/alumina beads, are packed into the DBD reactor, and have been tested to characterize the effects of adsorption and catalytic process on treating the $CH_3$CN gas in the DBD reactor. The test results showed that the operating power consumption and the amounts of the by-products of the non-thermal plasma process can be reduced by the assistance of the adsorption and catalytic process.
Kim, Yuna;Kim, Sangin;Kim, Doo-Soo;Oh, Il-Young;Yook, Jong-Gwan
Journal of electromagnetic engineering and science
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제18권1호
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pp.52-57
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2018
Surface dielectric barrier discharge (SDBD), which is widely used to control turbulence in aerodynamics, has a significant effect on the radar cross-section (RCS). A four-way linearly synthesized SDBD air plasma actuator is designed to bolster the plasma effects on electromagnetic waves. The diffraction angle is calculated to predict the RCS because of the periodic structure of staggered electrodes. The simplified plasma modeling is utilized to calculate the inhomogeneous surface plasma distribution. Monostatic RCS shows the diffraction in the plane perpendicular to the electrode array and the notable distortion by plasma. In comparison, the overall pattern is maintained in the parallel plane with minor plasma effects. The trends also appear in the bistatic RCS, which has a significant difference in the observation plane perpendicular to the electrodes. The peaks by Bragg's diffraction are shown, and the RCS is reduced by 10 dB in a certain range by the plasma effect. The diffraction caused by the actuator and the inhomogeneous air plasma should be considered in designing an SDBD actuator for a wide range of application.
This study was conducted to investigated the possibility of inactivating wilt germs (Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici) using Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma in a hydroponic system. Recirculating hydroponic cultivation system for inactivation was consisted of planting port, LED lamp, water tank, and circulating pump for hydroponic and DBD plasma reactor. Two experiments were conducted: batch and intermittent continuous process. The effect of plasma treatment on Total Residual Oxidants (TRO) concentration change, Fusarium inactivation and growth of lettuce were investigated. In the batch experiment, most of the Fusarium was inactivated at a TRO concentration of 0.15 mg/L or more at four-day intervals. There was no change in lettuce growth after two times of plasma treatment for one week. The intermittent continuous experiment consisted of 30-minute, 60-minute, and 90-minute plasma treatment in 2 day intervals and 30-minute treatment a one-day; most of the Fusarium was inactivated only by treatment for 30-minute every two days. However, if inactivation under $10^1CFU/mL$ is required, it will be necessary to treat for 60 minutes in 2 day intervals. The plasma treatment caused no damage to the lettuce, except the 30 min plasma treatment ay the one-day interval. It was considered that the residual TRO concentration was higher than that of the other treatments.
Various types of dielectric-barrier-discharge (DBD) devices have been developed for diverse applications for the last decade. In this study, a flat non-thermal DBD micro plasma source under atmospheric pressure has been developed. The flat-panel type plasma is generated by bipolar pulse voltages, and driving gas is air. In this study, the plasma source was investigated with intensified charge coupled device (ICCD) images and Optical Emission Spectroscopy (OES). The micro discharges are generated on the crossed electrodes. For theoretical analysis, 2-dimensional fluid simulation was performed. The plasma source can be driven in air, and thus the operation cost is low and the range of application is wide.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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