Active control of flow-induced cavity noise using plasma actuator

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Experimental study of high-frequency surface barrier discharge plasma actuators effect on flow-induced cavity tonal noise has been carried out. The tonal noise reduction in far field is demonstrated using two approaches: the excitation of artificial waves corresponding to high-frequency modes, and the stabilization of the flow using a plasma actuator in the feedback loop. It is shown that the stabilizing feedback loop makes it possible to significantly (by 10 dB) suppress the basic tone without the excitation of higher frequency oscillations. It is shown that this plasma actuators are able to reduce the flow cavity noise within the range of velocities (up to 60 m/s) typical for aircraft landing approach

About the authors

V. F. Kopiev

FAU TsAGI; FGBU OIVT RAS

Email: vkopiev@mktsagi.ru
Radio st. 17, Moscow, 105005 Russia; Izhorskaya st. 13, build. 2, Moscow, 125412 Russia

P. N. Kazanskii

FGBU OIVT RAS

Email: vkopiev@mktsagi.ru
Izhorskaya st. 13, build. 2, Moscow, 125412 Russia

V. A. Kopiev

FAU TsAGI

Email: vkopiev@mktsagi.ru
Radio st. 17, Moscow, 105005 Russia

I. A. Moralev

FGBU OIVT RAS

Email: vkopiev@mktsagi.ru
Izhorskaya st. 13, build. 2, Moscow, 125412 Russia

I. V. Pankratov

FAU TsAGI

Author for correspondence.
Email: vkopiev@mktsagi.ru
Radio st. 17, Moscow, 105005 Russia

References

  1. Rossiter J. Wind-tunnel experiments on the flow over rectangular cavities at subsonic and transonic speeds // Aeronautical Research Council Report No. 3438, 1964.
  2. Langtry R. and Spalart P. DES investigation of devices for reducing landing gear cavity noise // AIAA Paper No. 2008-13, 2008.
  3. Rowley C.W., Colonius T., and Basu A.J. On self-sustained oscillations in two dimensional compressible flow over rectangular cavities // J. Fluid Mech. 2002. V. 455. P. 315–346.
  4. Rockwell D. and Naudascher E. Review — Self-Sustaining Oscillations of Flow Past Cavities // J. Fluids Eng. 1978. V. 100. No 2. P. 152–165. https://doi.org/10.1115/1.3448624
  5. Krishnamurty K. Sound radiation from surface cutouts in high speed flow. Ph.D. thesis, California institute of technology, Pasadena, California, 1956.
  6. Копьев В.Ф., Битюрин В.А., Беляев И.В., Годин С.М., Зайцев М.Ю., Климов А.И., Копьев В.А., Моралев И.А., Остриков Н.Н. Управление шумом струи с помощью плазменных актуаторов диэлектрического барьерного разряда // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 4. С. 473–482.
  7. Копьев В.Ф., Беляев И.В., Зайцев М.Ю., Казанский П.Н., Копьев В.А., Моралев И.А. Управление шумом обтекания цилиндра с помощью плазменных актуаторов высокочастотного диэлектрического барьерного разряда // Акуст. журн. 2015. Т. 61. № 4. С. 196–198.
  8. Kazanskyi P.N., Klimov A.I. and Moralev I.A. High-frequency actuator control of air flow near a circular cylinder: impact of the discharge parameters on the cylinder aerodynamic drag // High Temperature. 2012. V. 50. P. 323–330.
  9. Kopiev V.F., Kazansky P.N., Kopiev V.A., Moralev I.A., Zaytsev M.Yu. HF DBD Plasma Actuators for Reduction of Cylinder Noise in Flow // J. Phys. D. Appl. Phys. 2017. V. 50. 475204.
  10. Копьев В.Ф., Бычков О.П., Копьев В.А., Фараносов Г.А., Моралев И.А., Казанский П.Н. Управление волнами неустойчивости в невозбужденной турбулентной струе с помощью плазменных актуаторов в узкой полосе частот // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 4. С. 431–439.
  11. Kopiev V., Faranosov G., Bychkov O., Kopiev Vl., Moralev I., Kazansky P. Active control of jet-plate interaction noise for excited jets by plasma actuators // J. Sound Vib. 2020. V. 484. 115515.
  12. Moreau E. Airflow control by non-thermal plasma actuators // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. 605–636.
  13. Corke T.C., Enloe C.L. and Wilkinson S.P. Dielectric barrier discharge plasma actuators for flow control // Annual Review of Fluid Mechanics. 2010. V. 42. P. 505–529.
  14. Wang J.-J. et al. Recent developments in DBD plasma flow control // Progress in Aerospace Sciences. 2013. V. 62. P. 52–78.
  15. Cattafesta L.N., and Sheplak M. Actuators for active flow control // Annual Review of Fluid Mechanics. 2011. V. 43. P. 247–272.
  16. Huang X., Zhang X. Plasma actuators for noise control // Int. J. Aeroacoustics. 2010. V. 9. No 4 & 5. P. 679–704.
  17. Sung Y., Kim W., Mungal M.G., Cappelli M.A. Aerodynamic modification of flow over bluff objects by plasma actuation // Experiments in Fluids. 2006. V. 41. P. 479–486.
  18. Kozlov A.V., Thomas O.F. Bluff-Body Flow Control via Two Types of Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuation // AIAA Journal. 2011. V. 49. No. 9. P. 1919–1931.
  19. Yokoyama H., Otsuka K., Otake K., Nishikawara M., and Yanada H. Control of cavity flow with acoustic radiation by an intermittently driven plasma actuator // Physics of Fluids. 2020. V. 32(10). 106104.
  20. Soloviev V.R., Krivtsov V.M. Surface barrier discharge modelling for aerodynamic applications // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42. 125208.
  21. Semenev P.A., Toktaliev P.D. Numerical modeling of plasma actuator operational process based on dielectric barrier discharge // Aircraft Engines. 2020. № 1(6). P. 49–56. https://doi.org/10.54349/26586061_2020_1_49 (in Russian).
  22. Cattafesta III L., Garg S., Choudhari M. and Li F. Active control of flow-induced cavity resonance // 28th Fluid Dynamics Conference, Snowmass Village, CO, U.S.A., 1997. https://doi.org/10.2514/6.1997-1804
  23. Kazanskii P.N. Closed-Loop Cavity Shear Layer Control Using Plasma Dielectric Barrier Discharge Actuators // Aerospace. 2023. V. 10. P. 888. https://doi.org/10.3390/aerospace10100888
  24. Cornejo Maceda G.Y., Varon E., Lusseyran F., Noack B.R. Stabilization of a multi-frequency open cavity flow with gradient-enriched machine learning control // J. Fluid Mech. 2023. V. 955. P. 1–49. https://doi.org/10.1017/jfm.2022.1050
  25. Samimy M., Kearney-Fischer M., Kim J.-H., Sinha A. High-speed and high-Reynolds-number jet control using localized arc filament plasma actuators // J. Propul. Power. 2012. V. 28 (2). P. 269-280. https://doi.org/10.2514/1.B34272
  26. Samimy M., Webb N., Esfahani A. Reinventing the wheel: Excitation of flow instabilities for active flow control using plasma actuators // J. Phys. D: Appl. Phys. 2019. V. 52(35). 354002. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab272d
  27. Webb N., Samimy M. Control of Supersonic Cavity Flow Using Plasma Actuators // AIAA J. 2017. V. 55(10). P. 3346–3355. https://doi.org/10.2514/1.J055720

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».