• 한국항공우주학회지
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• 제47권2호
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• pp.90-97
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• 2019

스파크제트 액츄에이터는 플라즈마 합성 제트 액츄에이터(plasma synthetic jet actuator, PSJA)라고도 불리는 능동 유동 제어 장치로, 초음속 유동의 제어 가능성이 있어 많은 연구가 진행 중이다. 이 액츄에이터는 아크 플라즈마를 이용해 캐비티(cavity) 내부에 에너지를 주입하여 온도와 압력을 상승시킨다. 온도와 압력이 상승한 캐비티에서 오리피스(orifice)를 통해 압력파와 제트가 분출되어 외부 유동에 교란을 준다. 플라즈마의 영향으로 캐비티 유동은 고온, 고압의 평형 유동이 되기 때문에 스파크제트 액츄에이터의 유동 해석을 위해선 공기의 평형 상태를 고려해야 한다. 본 연구에서는 평형 유동의 특성을 고려하여 스파크제트 액츄에이터 유동 해석을 위한 수치해석 프로그램을 개발했다. 개발된 프로그램의 검증으로 문헌에서 얻을 수 있는 실험 결과와 시간에 따른 제트의 위치를 비교했다. 또한 상온, 상압의 무풍에서 액츄에이터의 추력 특성을 분석했다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.46-50
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• 2012

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.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권6호
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• pp.492-498
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• 2012

DBD(Dielectric Barrier Discharge) 플라즈마 액츄에이터의 설계 파라미터에 따른 특성을 연구하였다. 방전전압, 주파수, 전극의 간격, 폭, 길이, 유전체 두께에 따른 DBD 플라즈마 액츄에이터의 유속 및 소모전력을 측정하였다. 방전전압과 주파수가 클수록 유속과 소모전력은 증가하였다. 전극간격은 클수록 소모전력은 감소하면서 유속은 증가하였으나, 플라즈마 방전을 위해 높은 전압이 요구되었다. 상부전극폭은 좁을수록, 하부전극폭은 넓을수록 일정한 소모전력으로 유속을 증가시킬 수 있었다. 주어진 방전조건과 전극형상에서 DBD 플라즈마 액츄에이터의 성능을 예측할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2006년도 PARALLEL CFD 2006
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• pp.306-308
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• 2006

Numerical simulations were carried out of the effects of momentum and heat produced by a plasma actuator on neutral flow. Momentum and heat generated during plasma discharge were modeled as a body force and heat source using results of experiments and DSMC of particle. These force and heat model were inserted into a Navier-Stokes equation and the flow around the plasma actuator could be explored by solving fluid dynamics only. Fluid simulation showed that force produced in DSMC generated a jet flow in the vicinity of the plasma actuator and heat accounted for density change.

• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.25-32
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• 2015

원통 모델에 공기저항저감 효과를 검증하기 위해서 원통형에 적합한 유연성 플라즈마 구동기를 제작하였다. 다양한 풍속에서 플라즈마 유동제어 풍동시험을 수행하였으며, CFD 해석과 유동가시화를 수행하였다. 풍속이 느린 저속 구간에서는 유동박리가 발생하지 않아 플라즈마 유동제어 효과가 없었다. 풍속 14 m/s 에서 14% 정도 항력이 저감되었으며, 풍속이 증가된 17 m/s 의 경우 항력이 27% 저감되었다. CFD 해석과 유동가시화의 비교를 통해 DBD플라즈마 구동기는 원통 주변의 압력차를 감소시켜 와류의 크기가 줄어든 것으로 확인되었다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제17권1호
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• pp.53-59
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• 2019

Particle image velocimetry is performed in order to analyze flowfield induced by a dielectric barrier discharge plasma actuator. The velocity vector fields are obtained for the two different input voltage conditions; the voltage 3 and 5 kV at the frequency 10 kHz. The obtained flowfields show that the air is accelerated and its speed increase almost linearly over the covered electrode. The amount of momentum induced by the DBD plasma actuator is estimated from the obtained velocity fields, and the estimated values reasonably agree with the previous experiment.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권3호
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• pp.339-346
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• 2015

Aerodynamic flow control phenomena were investigated with a low-current DC surface discharge plasma actuator. The plasma actuator was found to operate in three different discharge modes with similar discharge currents of about 1 mA or less. Stable continuous DC discharge without audible noise was obtained at higher ballast resistances and lower discharge currents. However, even with continuous DC power input, a low-frequency self-pulsed discharge was obtained at lower ballast resistances, and a high-frequency self-pulsed discharge was obtained at higher set-point currents and higher ballast resistances, both with audible noise. The Schlieren image reveals that the low-frequency self-pulsed mode produces a synthetic jet-like flow implying that a gas heating effect plays a role, even though the discharge current is small. The high-frequency self-pulsed mode produces pulsed jets in a tangent direction, and the continuous DC mode produces a steady straight pressure wave. Particle image velocimetry (PIV) images reveal that the induced flow field by the low-frequency self-pulsed mode has flow propagating in the radial direction and centered between the electrodes. The high-frequency self-pulsed mode and continuous DC mode produce flow from the anode to the cathode. The perturbed region downstream of the cathode is larger in the high-frequency self-pulsed mode with similar maximum speeds.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권11호
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• pp.753-760
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• 2019

스파크제트 액츄에이터(Sparkjet Actuator), 혹은 플라즈마 합성 제트 액츄에이터(Plasma Synthetic Jet Actuator)는 능동 유동 제어 장치의 일종으로 신쎄틱 제트와 같은 기존의 능동 유동 제어 장치에 비해 더 강한 제트를 분출할 수 있기 때문에 초음속 유동 제어에 대한 가능성이 높다고 여겨지고 있다. 스파크제트 액츄에이터는 아크 플라즈마를 이용하여 캐비티(Cavity) 내부에 고온, 고압 유동을 발생시키고 이를 오리피스(Orifice) 혹은 노즐 목을 통해 분출시킴으로써 제트를 만들어낸다. 본 연구는 캐비티 내부에 위치한 전극의 위치를 변화시킴으로서 스파크제트 액츄에이터의 추력 및 유동 특성에 생기는 변화를 수치적으로 확인하였다. 전극 위치가 캐비티의 바닥에 가까워질수록 충격량이 증가하였고 캐비티 내부 평균 압력이 높게 유지되었다. 전극 위치가 캐비티 전체 높이의 25% 위치에 있을 때 2.515 μN·s의 충격량이 발생하였고 75% 위치에 있을 때 2.057 μN·s의 충격량이 발생하였다. 전극 위치가 캐비티 전체 높이의 50%에 있을 때보다 충격량이 각각 대략 9.92%와 -10.09% 정도 변화하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권5호
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• pp.1712-1718
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• 2014

Experimental analysis according to the plasma actuator design variables was performed in order to verify the effects of sliding discharge plasma on aerodynamic drag reduction of a high-speed train. For the study, sliding discharge plasma actuator and high-frequency, high-voltage power supply were developed and experimented to figure out the best design variables for highest ionic wind velocity which could reduce the drag force. And then, 5% reduced-scale model of a high-speed train was built for wind tunnel test to verify it. From the results, it was confirmed that sliding discharge plasma had contribution to reduce the drag force and it had the potential to be applied to real-scale trains.