Separation control has been performed using synthetic jets on airfoil at high angle of attack. Computed results demonstrated that stall characteristics and control surface performance could be substantially improved by resizing separation vortices. It was observed that the actual flow control mechanism and flow structure is fundamentally different depending on the range of synthetic jet frequency. For low frequency range, small vortices due to synthetic jet penetrated to the large leading edge separation vortex, and as a result, the size of the leading edge vortex was remarkably reduced. For high frequency range, however, small vortex did not grow up enough to penetrate into the leading edge separation vortex. Instead, synthetic jet firmly attached the local flow and influenced the circulation of the virtual airfoil shape which is the combined shape of the main airfoil with the separation vortex. Theses results show the characteristic of unsteady flow of single synthetic jet. Beside, we researched on multi-array synthetic jet to obtain applicable synthetic jet velocity. Multi-location synthetic jet is proposed to eliminate small vortex on suction surface of airfoil. With the results, we concluded that the flow around airfoil is stable by high frequency synthetic jet with elimination of small vortex and confirmation of stable flow. Moreover, performance of multi-array/multi-location synthetic jet can be improved by changing phase angle of multi-location synthetic jet.
Kim, Min-Hee;Kim, Sang-Hoon;Kim, Woo-Re;Kim, Chong-Am;Kim, Yu-Shin
한국전산유체공학회:학술대회논문집
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2009.04a
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pp.43-50
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2009
In order to reduce the download around Smart UAV(SUAV) at hovering and transition mode, flow control using synthetic jet has been performed. Many of the complex tilt rotor flow features are captured including wing leading and trailing edge separation, and the large region of separated flow beneath the wing. First, in order to control the trailing edge separation, synthetic jet is located at 30, 95% of flap chord length. The flow control using synthetic jet on flap shows that stall characteristics depending on several mode can be improved through separation vortices resizing. Also, a flap jet and a 0.01c jet which control the separation efficiently are applied at the same time at each test case because controlling the leading edge separation is essential for download reduction. As a result, time averaged download is reduced about 18% comparing with no control case at hovering mode and 48% at transition mode. These research results show that if flow control using leading edge jet and trailing edge jet is used effectively to the SUAV in overall flight mode, flight performance and stability can be improved.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.2
no.3
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pp.215-222
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2009
Jets issuing through small holes in a wall into a freestream has proven effective in the control of flow separation. This technique is known as the vortex generator jet (VGJs) method. If a precursor signal of separation is found, the separation control system using VGJs can be operated just before the onset of separation and the flow field with no separation is always attained. In this study, we measured the flow field and the wall static pressure in a two-dimensional diffuser to find a precursor signal of flow separation. The streamwise velocity measurements were carried out in the separated shear layer and spectral analysis was applied to the velocity fluctuations at some angles with respect to the diffuser. The pattern of peaks in the spectral analysis changes as the divergence angle increases over the angle of which the whole separation occurs. This change in the spectral pattern is related to the enhancement of the growth of shear layer vortices and appears just before the onset of separation. Therefore, the growth of shear layer vortices can be regarded as a precursor signal to flow separation.
Flow control has been performed using synthetic jet on NACA23012. In order to improve aerodynamic performance, synthetic jet is located near separation paint on airfoil with leading edge droop and plain flap. The flow control using synthetic jet shows that stall characteristics and control surface performance can be improved through resizing separation vortices. Stall is delayed and stall characteristics are improved when synthetic jet is applied from separation region of leading edge droop. Control surface effectiveness is increased and lift is increased when synthetic jet applied at the flap leading edge region. The results show that aerodynamic characteristics can be improved through leading edge droop with synthetic jet at near separation and plain flap with synthetic jet at the flap leading edge. The combination of synthetic jet and simple high lift device is as good as fowler flap system.
Kim, Minhee;Lee, Byunghyun;Lee, Junhee;Kim, Chongam
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.17
no.3
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pp.296-314
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2016
This paper presents experimental and computational investigations of synthetic jets with a circular exit for improving flow control performance. First, the flow feature and vortex structure of a multiple serial circular exit were numerically analyzed from the view point of flow control effect under a cross flow condition. In order to improve separation control performance, experimental and numerical studies were conducted according to several key parameters, such as hole diameter, hole gap, the number of hole, jet array, and phase difference. Experiments were carried out in a quiescent condition and a forced separated flow condition using piezoelectrically driven synthetic jets. Jet characteristics were compared by measuring velocity profiles and pressure distributions. The interaction of synthetic jets with a freestream was examined by analyzing vortical structure characteristics. For separation control performance, separated flow over an airfoil at high angles of attack was employed and the flow control performance of the proposed synthetic jet was verified by measuring aerodynamic coefficient. The circular exit with a suitable hole parameter provides stable and persistent jet vortices that do beneficially affect separation control. This demonstrates the flow control performance of circular exit array could be remarkably improved by applying a set of suitable hole parameters.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.33
no.9
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pp.1-8
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2005
This paper explored the effects of separation control through the use of pulsating jet blowing on a two dimensional elliptical airfoil. To develop an active control technique of flow separation, a flow control actuator utilizing continuous/pulsed jet of pressurized air was designed and installed in a wind tunnel testing model of elliptic wing. PIV measurement and flow visualization of the wing near field were conducted to access the feasibility and effectiveness of the pulsed jet blowing on controlling the stall of the elliptical wing in subsonic flow. PIV experimental results show that separation control can provide significant reduction in turbulent flow wake and separation bubbles by jet blowing. The pulsating jet blowing is more effective on the separation control than continuous one. Increased jet frequency suppressed the turbulent separated flow wake effectively at even higher AOAs.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.35
no.12
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pp.1059-1066
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2007
An experimental study has been conducted to investigate the flow separation control effects of a blowing jet on an elliptic airfoil at a Reynolds number of 7.84×105 based on the chord length. A blowing jet was obtained by pressing a plenum inside the airfoil and ejecting flow out of a thin jet slot that located in leading edge or trailing edge. The experimental results have shown that the blowing jet had an effect of suppressing the flow separation, resulting in the higher suction pressure distribution and higher normal force. The increase in Cn was more pronounced at higher incidence, whereas the effectiveness of the blowing jet reduced at lower incidences. The leading edge pulsating blowing with 90° was the most effective in controlling the flow separation than other types of blowing jet configuration tested in this research. Moreover, when the pulsating blowing was applied, the stall angle was postponed about 2°-3°. The continuous and pulsating blowing jet is a direct and effective flow separation control for improving the aerodynamic characteristics and performances of airfoil.
This study is to evaluate control effects of separation wall by surveying water quality and sewer overflows during dry and wet periods in combined sewer and separated sewer systems. Ravine water from the combined Seokgyo outfall with the separation wall was separated about four times larger than sewage flow during dry periods. The water quality of the combined Seokgyo outfall with separation wall during dry periods is flow weighed average BOD 61 mg/L, the combined Cheonseokgyo outfall without the separation wall is average BOD 71 mg/L, and the separated Pyeongsong center outfall is average BOD 41 mg/L. The BOD concentration in separated outfall form about 57% of the combined outfall, and this means the separated outfall (i.e. storm sewer) is polluted by inflow of sewage. The overflow load of the separated outfall is ten times higher than the combined outfall and its overflow load per rainfall is three times than combined outfall during the wet periods. Therefore, the control plan of overflow load is required in storm sewer. The control effects of the overflow load increased 79% by setting the separation wall in the combined sewer, and showed 27% increase without the separation wall in separated sewer, but forecasted over 80% increase of effects if the separation wall was set.
In the present work, the aerodynamic characteristics of elliptic airfoils which have a 12% thickness ratio are numerically investigated based on Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and a transition SST model at a Reynolds number 8.0$\times$105. The numerical simulation of a synthetic jet actuator which is a well-known zero-net-mass active flow control actuator located at x/c = 0.00025, was performed to control massive flow separation around the leading edge of the elliptic airfoils. Four cases of non-dimensional frequencies were simulated at an angle of attack of 12 degree. It is found that the size of the vortex induced by synthetic jets was getting smaller as the jet frequency becomes higher. Comparison of the location of synthetic jets between x/c = 0.00025 (around the leading edge) and x/c = 0.9 (near the separation) shows that the control near the leading edge induces closed recirculation flow regions caused by the interaction of the synthetic jet with the external flow, but the control applied at 0.9c (near the trailing edge) induces a very small and weak vortex which quickly decays due to weak intensity.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.9
no.1
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pp.111-120
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2008
A particle image velocimetry (PIV) technique was employed to investigate the effects of blowing jet on the flow characteristics over stationary and pitch-oscillating airfoils. The Reynolds number was $7.84{\times}10^5$ based on the chord length. It was found that for stationary airfoil cases, continuous and pulsating blowing jets successfully reduced separated wake region at high angles of attack. A comparison study of two different types of jet blowing indicated that pulsating jet is more effective than continuous jet for flow separation control. Pulsating leading-edge blowing postpones flow separation and increased stall angle of attack by $2^{\circ}{\sim}3^{\circ}$. For pitch-oscillating airfoil cases, the PIV results showed that blowing jet efficiently delays the separation onset point during pitch-up stroke, whereas it does not prevent flow separation during pitch-down stroke, even at angles of attack smaller than static ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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