基于 EHD 执行器的精密气流控制：联合仿真与控制设计案例研究
流体动力学
2024-02-12 v1 系统与控制
系统与控制
等离子体物理
摘要
提出了一种用于控制气流的介质阻挡放电 (DBD) 等离子体执行器。该执行器由发散喷嘴和收敛喷嘴、两个同心圆柱体以及安装在两圆柱体之间的执行器组成。该执行器利用电流体动力学 (EHD) 体积力在两圆柱体之间的气隙内诱导空气射流，由于 Coanda 效应，在通过发散喷嘴时有效形成吸力区。当 Coanda 射流与内圆柱体内的气流汇合时，有效增强了气流的放大效果。出口处的流量由速度传感器测量，并由等离子体执行器进行控制。控制策略基于自抗扰控制 (ADRC)，并与基准 PID 控制器进行了比较。通过无缝链接两个建模平台对该执行器进行建模，以进行联合仿真研究。等离子体和气流的计算流体动力学 (CFD) 仿真在 COMSOL 多物理场商业软件中进行，而控制则在 Simulink 中实现。DBD 等离子体模型基于放电的双物种模型，从等离子体仿真计算出的电场力被用于湍流仿真的 Navier-Stokes 方程中。利用输入（执行器电压）和输出（出口流量率）数据对等离子体 - 气流系统进行分析，以进行控制设计。最后，在联合仿真过程中测试并讨论了该气流控制装置系统的性能。
引用
@article{arxiv.2402.06588,
title = {Precision Air Flow Control via EHD Actuator: A Co-simulation and Control Design Case Study},
author = {Afshin Shaygani and Kazimierz Adamiak and Mehrdad R. Kermani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.06588},
year = {2024}
}