Schlangenartig Zaps fließt Luft können Fahrzeugaerodynamik verbessern.
(ISNS)--wie Luftströmungen über Oberflächen können Autos verlangsamen und Flugzeuge laut, wenn sie über Häuser fliegen. Jetzt finden Wissenschaftler, dass es möglich ist, diese Luftwiderstand mit gebogenen elektronische Geräte, um elektrisch geladene Teilchen zu erzeugen, die den Luftstrom die Kontrolle über die Oberflächen von Fahrzeugen zu verringern.
In der Physik ist ein Plasma eine Suppe aus elektrisch geladenen Teilchen. Es ist die gleiche Form der Materie in Blitze und Sterne gefunden. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes zu einem Gas erstellt werden – zum Beispiel zwischen zwei Elektroden, die auf eine Oberfläche geklebt.
Durch die Positionierung von Elektroden in einer unregelmäßigen, asymmetrische Anordnung, kann machen das Plasma, das bildet sich zwischen ihnen zu bewegen, und zusammen mit ihm fließt Luft schieben. "Auf diese Weise induzierte Luftstrom könnte mehrere Meter pro Sekunde – sagen wir, 10 bis 20 Meilen pro Stunde,", sagte der Forscher Subrata Roy, eine angewandte Physiker an der University of Florida in Gainesville.
Wissenschaftler mit Gründen versehenen Geräte, die Plasmen manipulieren könnte helfen, den Luftstrom über Oberflächen, beispielsweise in Flugzeugen oder Autos zu steuern. Diese Plasma Aktuatoren könnte im Prinzip Aufzug zu erhöhen und Luftwiderstand für sicherer, leiser und leistungsfähiger Fahrzeuge verringern. Im Gegensatz zu üblichen Art und Weise der Steuerung Luftstrom über Oberflächen wie Flossen oder Klappen Plasma Aktuatoren haben keine beweglichen Teile, und wenn sie nicht gebraucht werden abgeschaltet werden können.
Das Problem mit einer solchen Technologie? Plasma kann sehr ineffizient zu beeinflussen Luftstrom sein. "Zum Beispiel, nur eins in 100.000 Luft, die Partikel mit energiereichen Ionen bombardiert bekommen", sagte Roy.
So wollten die Forscher einen Weg finden, Plasma Aktuatoren mit Luftstrom so gut wie möglich zu verbinden. Während gerade, lineare Aktuatoren Hauche der Luft nur in eine Richtung erzeugen können, begründete Roy und seine Kollegen wellig, Serpentin Antriebe Hauche der Luft in alle Richtungen, produzieren könnte verbessert ihre Chancen auf eine Kupplung mit Luftstrom.
In Experimenten schickten sie, dass Rauch beleuchtet durch grüne Laser über Profile, aufschlussreich, dass Serpentin Plasma Aktuatoren Kontrolle in der Tat helfen könnte die dreidimensionale Luftstrom über diese Flächen in hochkomplexen, vielseitige Möglichkeiten.
"Wenn wir zum ersten Mal des Weihrauch Rauch grün mit Laser Licht buchstäblich in alle Richtungen Eisstockschießen sah, war ich wirklich begeistert", sagte Roy. "In der Regel in unserer Arbeit glauben wir nicht es bis wir es sehen, so dass die Stunde der Wahrheit war."
Serpentin Plasma Aktuatoren konnte Kontrolle helfen, ob über eine Oberfläche in eine turbulente oder gestrafft, laminaren Luftstrom. Sie könnten auch dazu beitragen, Luftstrom angebracht zu einer Oberfläche – die Trennung des Flusses aus der Oberfläche erhöht den Luftwiderstand, es fühlt sich an und damit verschwendet Energie, die normalerweise in Bewegung gehen könnte. Darüber hinaus sie Wirbel erzeugen könnte, in einem Fluss zu mischen, der helfen könnte, Luft und Kraftstoff vermischen sich in einem Verbrennungsmotor.
"Dies nutzt interessante Physik Strömung zu manipulieren und produzieren einige aussagekräftige, sehr gewünschten Ergebnisse, die das Potenzial haben, die Leistungen der Fahrzeuge zu verbessern", sagte Raumfahrtingenieur Konstantinos Kontis an der Universität von Glasgow in Schottland, die in dieser Studie nicht teilgenommen habe. "Es ist einzigartig und Roman – ich habe es vorher noch nie gesehen. Ich finde diese Technologie wirklich spannend."
Eine Herausforderung Kontis zur Kenntnis genommen, dass Plasma Aktuatoren Gesicht der realen Welt ist. "Wie könnte sie Verhalten unter eisigen Bedingungen oder regnerischen Bedingungen, oder wenn sie durch die Wolken gehen? Wird ihre Leistung beeinträchtigt?" Kontis gefragt. "Wir müssen verstehen, wie diese Geräte unter diesen schwierigen Bedingungen, unter diesen realistischen Bedingungen arbeiten. Dies könnte in unbemannten Flugzeugen getestet werden."
Zukünftige Forschung wird untersuchen, wie die Wirbel an Luft, die eine serpentine Plasma-Antrieb erzeugt den umgebenden Luftstrom ändern. "Dies wird Verbesserung seiner Leistung für eventuelle Wissenstransfer in die industrielle Praxis Labor ermöglichen", sagte Roy.
Roy und sein Kollege Mark Riherd detailliert ihre Ergebnisse in der 28. August-Ausgabe des Journal of Applied Physics.
Diese Geschichte wurde von innen Wissenschaft-News-Service bereitgestellt. Charles Q. Choi ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in New York City, der für die New York Times, Scientific American, Wired, Wissenschaft, Natur und viele andere Nachrichtenagenturen geschrieben hat. Er twittert auf @cqchoi.