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Desenvolvimento e análise experimental de atuadores a plasma baseados em polímeros eletroativos para controlo ativo de escoamentos e mitigação de acumulação de gelo
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia | |
| dc.contributor.advisor | Marques, José Carlos Páscoa | |
| dc.contributor.advisor | Rodrigues, Frederico Miguel Freire | |
| dc.contributor.author | Mbanguine, Leonardo Alberto | |
| dc.date.accessioned | 2025-10-28T09:50:07Z | |
| dc.date.available | 2025-10-28T09:50:07Z | |
| dc.date.issued | 2024-11-29 | |
| dc.date.submitted | 2024-10-11 | |
| dc.description.abstract | Os atuadores a plasma de barreira dielétrica de descarga (DBD) são dispositivos eletrónicos com grande interesse nas áreas da indústria aeronáutica e eólica, particularmente para aplicações de controlo de escoamento e degelo. A presente dissertação tem como objetivo propor e estudar uma nova classe de atuadores a plasma baseado em polímeros eletroativos (EAP). Este novo tipo de atuador, para além das capacidades de um atuador a plasma convencional, apresenta ainda a capacidade de geração de movimento da sua superfície dielétrica, através de ativação eletrostática, que promove a remoção de gelo. Primeiramente, foi selecionado um elastómero dielétrico e uma graxa condutora com características especificas para viabilizar o novo conceito de atuador EAP. Estes materiais foram utilizados para fabricar atuadores a plasma e foi demonstrado que permitem eficazmente gerar uma descarga de plasma semelhante à gerada por atuadores convencionais. Posteriormente, o polímero eletroativo foi testado com níveis de alta tensão DC e foi quantificada a percentagem de aumento de área da superfície por ação das forças eletrostáticas. Seguidamente, foram construídos três atuadores EAP com espessuras de camada dielétrica diferentes (1mm, 2mm e 3mm) e foram analisados minuciosamente quanto ao seu comportamento elétrico, comportamento fluido dinâmico e comportamento térmico. Estas análises foram também realizadas para atuadores convencionais de Kapton, com a mesma definição geométrica, de modo a comparar os resultados com um atuador a plasma DBD de referência. Os resultados demonstraram que para níveis de tensão mais elevadas o polímero pode atingir um aumento de cerca de 100% da sua área superficial. Para além disso, foi demonstrado que o atuador EAP consegue gerar velocidades de escoamento induzido superiores a 3 m/s, sendo por isso viável para funções de controlo de escoamento. Por último, verificou-se que os atuadores EAP, à semelhança com atuadores a plasma convencionais, proporcionam um aumento considerável da temperatura de superfície, podendo atingir temperaturas superiores a 100 ºC. | por |
| dc.description.abstract | Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma actuators are electronic devices of great interest in the aeronautical and wind power industries, particularly for flow control and deicing applications. This dissertation aims to propose and study a new class of plasma actuators based on electroactive polymers (EAP). In addition to the capabilities of a conventional plasma actuator, this new type of actuator also has the ability to generate movement on its dielectric surface through electrostatic activation, which promotes ice removal. Firstly, a dielectric elastomer and a conductive grease with specific characteristics were selected to make the new EAP actuator concept viable. These materials were used to manufacture plasma actuators and were shown to effectively generate a plasma discharge similar to that generated by conventional actuators. Subsequently, the electroactive polymer was tested at high DC voltage levels and the percentage increase in surface area due to electrostatic forces was quantified. Three EAP actuators with different dielectric layer thicknesses (1mm, 2mm, and 3mm) were then built and thoroughly analyzed in terms of electrical behavior, fluid dynamic behavior, and thermal behavior. These analyses were also carried out for conventional Kapton actuators, with the same geometric definition, in order to compare the results with a conventional DBD plasma actuator. The results showed that at higher voltage levels the polymer can achieve an increase of around 100% in its surface area. In addition, it was shown that the EAP actuator can generate induced flow velocities above 3 m/s, making it viable for flow control operations. Finally, it was found that EAP actuators, similarly to conventional plasma actuators, provide a considerable increase in surface temperature, reaching temperatures above 100 ºC. | eng |
| dc.identifier.tid | 203846346 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.6/19021 | |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.relation | Centre for Mechanical and Aerospace Science and Technologies | |
| dc.relation | Novel wind turbine Ice protection/ detection and flow control system based on electro active Dielectric Barrier Discharge plasma actuators | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ | |
| dc.subject | Atuador a Plasma | por |
| dc.subject | Controlo de Escoamento | por |
| dc.subject | Degelo | por |
| dc.subject | Polímeros Eletroativos | por |
| dc.title | Desenvolvimento e análise experimental de atuadores a plasma baseados em polímeros eletroativos para controlo ativo de escoamentos e mitigação de acumulação de gelo | por |
| dc.type | master thesis | por |
| dspace.entity.type | Publication | |
| oaire.awardTitle | Centre for Mechanical and Aerospace Science and Technologies | |
| oaire.awardTitle | Novel wind turbine Ice protection/ detection and flow control system based on electro active Dielectric Barrier Discharge plasma actuators | |
| oaire.awardURI | info:eu-repo/grantAgreement/FCT/6817 - DCRRNI ID/UIDB%2F00151%2F2020/PT | |
| oaire.awardURI | http://hdl.handle.net/10400.6/19025 | |
| oaire.fundingStream | 6817 - DCRRNI ID | |
| oaire.fundingStream | Concurso de Projetos Exploratórios em Todos os Domínios Científicos 2023 | |
| person.familyName | Mbanguine | |
| person.givenName | Leonardo Alberto | |
| person.identifier.ciencia-id | 6B14-A63C-9C71 | |
| person.identifier.orcid | 0000-0002-2536-5757 | |
| project.funder.identifier | http://doi.org/10.13039/501100001871 | |
| project.funder.name | Fundação para a Ciência e a Tecnologia | |
| relation.isAuthorOfPublication | 055d31f6-42c1-4aa9-bb92-db5350e98c10 | |
| relation.isAuthorOfPublication.latestForDiscovery | 055d31f6-42c1-4aa9-bb92-db5350e98c10 | |
| relation.isProjectOfPublication | c1aeadcb-d7fa-4d70-959a-2447dc0b2276 | |
| relation.isProjectOfPublication | 882123fc-6415-4def-ae6c-a08e9fc50701 | |
| relation.isProjectOfPublication.latestForDiscovery | c1aeadcb-d7fa-4d70-959a-2447dc0b2276 | |
| thesis.degree.name | 2º Ciclo em Engenharia Eletromecânica | por |
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