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- Estudo sobre actuadores a plasma usando a técnica Schlieren orientado para o fundo (BOS)Publication . Moreira, Miguel André Barbosa; Rodrigues, Frederico Miguel Freire; Marques, José Carlos PáscoaOs actuadores a plasma de barreira dieléctrica de descarga (DBD) são dispositivos bastante atractivos para as indústrias aeronáutica e eólica, principalmente para aplicações que envolvem controlo de escoamento e degelo. Tendo em conta a escassez de métodos experimentais para análise das características térmicas dos actuadores a plasma, pretendeu-se com esta dissertação construir um sistema Schlieren orientado para o fundo que permita analisar o campo de temperaturas do escoamento induzido por actuadores a plasma. Ao longo da dissertação este sistema e todo o método quantitativo por detrás dele vão ser elaborados e optimizados de forma a obter uma correcta calibração e validação deste sistema. Primeiramente, o sistema Schlieren orientado para o fundo (BOS) foi construído e calibrado através de informação presente na literatura e da realização de ensaios de optimização. Posteriormente, foram feitas análises a vários objectos de fase gerados por uma vela, uma placa de aquecimento e um maçarico de cozinha. As temperaturas do escoamento originado pela convecção do calor gerado por estes diferentes objectos foram quantificadas, recorrendo ao sistema BOS, e validadas com recurso a um termopar. Após a validação da técnica BOS, actuadores a plasma com diferentes espessuras e diferentes camadas dieléctricas foram fabricados. Primeiramente, estes actuadores foram caracterizados electricamente e foi quantificada a velocidade de escoamento induzido. Depois, foi então aplicada a técnica BOS desenvolvida para análise do campo de densidades e de temperaturas. Neste estudo, concluiu-se que a técnica BOS é um método experimental não-intrusivo que permite quantificar as temperaturas do escoamento induzido por actuadores a plasma com precisão. Para além disso, verificou-se que os actuadores a plasma permitem aumentar significativamente a temperatura do ar adjacente, o que lhes confere um elevado potencial para aplicações de degelo e prevenção de acumulação de gelo.
- Development of a Background-Oriented Schlieren (BOS) System for Thermal Characterization of Flow Induced by Plasma ActuatorsPublication . Moreira, Miguel; Rodrigues, Frederico; Cândido, Sílvio; Santos, Guilherme; Pascoa, JoséCold climate regions have great potential for wind power generation. The available wind energy in these regions is about 10% higher than in other regions due to higher wind speeds and increased air density. However, these regions usually have favorable icing conditions that lead to ice accumulation on the wind turbine blades, which in turn increases the weight of the blades and disrupts local airflow, resulting in a reduction in wind turbine performance. Considering this problem, plasma actuators have been proposed as devices for simultaneous flow control and deicing. These devices transfer momentum to the local airflow, improving the aerodynamic performances of the turbine blades while producing significant thermal effects that can be used to prevent ice formation. Considering the potential application of plasma actuators for simultaneous flow control and deicing, it is very important to investigate the thermal effects induced by these devices. However, due to the significant electromagnetic interference generated by the operation of these devices, there is a lack of experimental techniques that can be used to analyze them. In the current work, a background-oriented Schlieren system was developed and is presented as a new experimental technique for the thermal characterization of the plasma-induced flow. For the first time, the induced flow temperatures are characterized for plasma actuators with different dielectric materials and different dielectric thicknesses. The results demonstrate that, due to the plasma discharge, the temperature of the plasma-induced flow increases with the increase of the applied voltage and may achieve temperatures five times higher than the room temperature, which proves the potential of plasma actuators for deicing applications. The results are presented and discussed with respect to the potential application of plasma actuators for simultaneous flow control and deicing of wind turbine blades.