---

یکی از روش¬های نوین در زمینه کنترل فعال جریان، استفاده از عملگر پلاسمایی است که بوسیله تزریق ممنتوم به لایه مرزی، سبب جلوگیری از وقوع پدیده جدایش می¬شود. هدف از این تحقیق، شبیه¬سازی عددی و تجربی ایرفویل NLF۰۴۱۴ تحت تاثیر نیروهای حجمی حاصل از عملگر پلاسمایی می¬باشد. برای این منظور، ایرفویل مذکور تحت جریان هوای عبوری با سرعت m/s ۲۵ و زوایای حمله مختلف، در دو حالت حضور و عدم حضور عملگر پلاسمایی به هر دو صورت عددی و تجربی شبیه¬سازی می¬شود تا میزان و چگونگی تاثیر حضور عملگر پلاسمایی بر روی جریان به خوبی بررسی شود. این بررسی نشان داد که حضور عملگر پلاسمایی بر روی سطح ایرفویل و در نزدیکی شروع جدایش سبب جابجا شدن نقطه جدایش از mm ۱۶x= به mm ۴۱x= در زاویه حمله ۱۸ درجه می¬شود. این میزان تاخیر در شروع جدایش بر روی سطح ایرفویل سبب افزایش ۳۵% نسبت ضریب نیروی برا به ضریب نیروی پسا و یا در حقیقت بازده ایرفویل در این زاویه حمله می¬شود.

---

تاثیر لایه‌ی مرزی و جدایش موضعی آن روی ضریب برآ و پسا، خصوصاً در تحلیل رفتار هیدرودینامیکی هیدروفویل‌ها یکی از موضوعات مورد علاقه‌ی محققان علم مکانیک سیالات به‌شمار می‌آید. در این میان روش‌های کنترل لایه‌ی مرزی جهت افزایش ضریب برآ و کاهش ضریب پسا، بسیار رایج هستند. مطالعه‌ی آئرودینامیک جریان‌های با اعداد رینولدز پایین به علت کاربردهای خاص نظیر وسایل بدون سرنشین، ربات‌ها و کاوشگرهای زیرسطحی در ابعاد بسیار کوچک مورد توجه می‌باشد. به همین دلیل در این تحقیق، اثر دمش و مکش سیال از سطح فوقانی هیدروفویل‌ها روی کنترل جریان، ضریب برآ و پسا در جریان با اعداد رینولدز ۵۰۰ و ۲۰۰۰ بررسی شده است. روش عددی حجم محدود جیمسون و روش پیش‌شرط‌سازی توانی برای تحلیل جریان‌های ‌لزج تراکم‌ناپذیر ارائه شده است. جهت کنترل لایه‌ی مرزی یک جت دمش (مکش) با پهنای ۵/۲ % طول وتر در سطح فوقانی هیدروفویل قرار داده و نتایج برای کمیت‌های مختلف دمش (مکش) معرفی شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که دمش دور از لبه‌ی حمله با زاویه‌ی دمش کمتر و مکش عمود بر سطح دور از لبه‌ی حمله، ضریب برآ را افزایش می‌دهد. همچنین دمش با نسبت سرعت کمتر و مکش با نسبت سرعت بیشتر، تاثیر بهتری بر افزایش ضریب برآ دارد.

---

یکی از روش‎‌های نوین در زمینه کنترل فعال جریان استفاده از محرک الکتروهیدرودینامیک است که به وسیله تزریق مومنتم به لایه مرزی سبب جلوگیری از وقوع پدیده جدایش و کاهش ضریب بازدارندگی می‌شود. در تحقیق حاضر، میدان جریان و مشخصه‌های آیرودینامیکی از قبیل ضریب بازدارندگی و ضریب فشار بر روی بالواره نامتقارن NACA ۴۴۱۲ بدون حضور میدان الکتریکی و همچنین تحت تاثیر محرک الکتروهیدرودینامیکی در شرایط دو بعدی، آشفته، غیرقابل تراکم و پایدار با روش حجم محدود به صورت عددی مورد تحلیل قرار گرفته است. در این بررسی زوایای حمله‌ و ولتاژهای مختلف در نظر گرفته شده است و الکترود تزریق‌کننده در مکان‌ها و فواصل متفاوت از سطح بالایی بالواره قرار داده شده و تاثیر آن بر ضریب بازدارندگی مشاهده شده ‌است. نتایج عددی نشان می‌دهد با افزایش ولتاژ اعمالی و کاهش زوایه حمله ضریب بازدارندگی کاهش می‌یابد. همچنین مکان قرارگیری الکترود تزریق‌کننده و فاصله آن از الکترود جمع‌کننده تاثیر بسزایی در به تاخیر انداختن نقطه جدایش دارد. از سویی دیگر، طبق نتایج بدست آمده، تاثیر ایجاد شده توسط میدان الکتریکی موجب کاهش حجم ناحیه دنباله گردابه‌های سطح بالای بالواره می‌شود.

---

در این پژوهش، امکان استفاده از عملگر پلاسما به‌عنوان ابزاری برای کنترل جریان روی پره‌ی روتور توربین باد محور افقی مگاواتی و افزایش توان خروجی آن بررسی شده-است. برای این‌کار، روتور توربین باد ۵ مگاواتی مرجعِ ان.آر.ای.ال. انتخاب و عملگر پلاسمای دی‌.بی‌.دی. خطی در چند حالت مختلف، در نزدیکی ریشه و نوک پره، قرارداده شده‌است. توربین باد موردنظر، از روش کنترل گام پره در سرعت‌های بادِ بالاتر از سرعت نامی توربین برای ثابت نگه‌داشتن توان خروجی استفاده می‌کند و در سرعت‌های باد پایین‌تر، این سامانه غیرفعال است. در این پژوهش شرایط عملکردی بررسی‌شده برای توربین در سرعتی کمتر از سرعت نامی است که سامانه کنترل گام پره غیرفعال است. عملگر پلاسمای دی‌.بی‌.دی از دو الکترود و ماده دی‌الکتریک مابین آنها تشکیل شده که با اعمال ولتاژی به اندازه کافی بزرگ به الکترودها، میدان الکتریکی در اطراف عملگر شکل می‌گیرد و با یونیزه‌کردن هوای اطراف، جتِ جریانی در نزدیک دیواره در اثر میدان الکتریکی القا می‌کند. اعتبارسنجی برای شبیه‌سازی اثر عملگر پلاسما و جریان روی پره روتور انجام‌شده و با نتایج مراجع مقایسه شده‌است. نتایج نشان می‌دهد در تمامی حالت‌های مختلف قراردادن عملگر پلاسما روی پره، الگوی جریان در قسمت کنترل‌شده بهبود یافته که منجربه بهبود توزیع فشار و درنتیجه افزایش گشتاور آیرودینامیکی و توان خروجی توربین ‌شده‌است. بیشترین میزان افزایش توان خروجی در حالتی رخ‌داده است که عملگر در راستای دهانه پره در نزدیکی ریشه و در راستای وتر پره قبل از ناحیه کم‌سرعت روی سطح بالایی مقطع پره نصب شده‌است.

---

در این پژوهش با اعمال تحریک اجباری در میدان سیال، اثرات استفاده از ابزارهای کنترلی جدید بر رفتار چتر فرود و میزان کارایی آن مورد مطالعه قرار می‌گیرد. مدل‌سازی انجام شده با نرم‌افزار تجاری فلوئنت شبیه‌سازی و تحلیل شده‌است. ابتدا هندسه‌ی کلی پیشنهاد می‌گردد. این شبیه‌سازی‌ها در مورد تأثیر این تحریک بر رفتار جریان، کارایی چتر، نقاط پرفشار چتر اطلاعات مهمی را در اختیار قرار می‌دهد و نقطه‌ی آغازی بر مطالعات چتر فرود در حوزه‌ی دانشی اندرکنش سازه‌-سیال است. برای ساده سازی روند حل در مسئله از فرض تقارن محوری و هم‌چنین صلب بودن دیواره چتر استفاده شده‌است. با توجه به دامنه‌ی حرکت زیاد بالچه نسبت به سلول‌های مجاورشان در مسئله‌ی پیش‌رو و اهمیت کیفیت شبکه در مجاورت مرز جامد، از روش هموارسازی فنر-پایه به همراه تولید مجدد شبکه‌ی محلی و ناحیه‌ای استفاده شده تا کیفیت شبکه برای ثبت لایه‌ی مرزی و گردابه‌ای ایجاد شده در سطح جامد مناسب باشد. در این پژوهش نشان داده شده‌است که استفاده از هندسه‌های قوس کروی در برابر هندسه‌های سهموی و قطاع دایره‌ای دارای مزیت است. ایجاد تحریک در دیسک گذردهی انتهای چتر فرود باعث می‌شود که ضریب پسای کلی به‌شدت افزایش یابد و تا حدود دو برابر بزرگ شود. میدان جریان باوجود تحریکات در یک منطقه‌ی بزرگ دچار افت فشار کل می‌گردد؛ درصورتی‌که این تحریکات وجود نداشته باشد این ناحیه بسیار کوچک‌تر خواهد بود.

---

در این مقاله مدل دینامیکی جدیدی برای سیستم چند ورودی چند خروجی ربات های جابجاگر الکتریکی ارائه شده است، که به وسیله کنترل کننده فازی تطبیقی مقاوم مبتنی بر رویگر کنترل می شود. طرح کنترلی پیشنهادی از ورودی کنترلی جریان استفاده می کند که بسیار موثرتر از روش کنترل گشتاور می باشد. روش پیشنهادی بسیار ساده، دقیق و مقاوم است. بر اساس سیستم فازی تطبیقی، یک تخمینگر مبتنی بر رویتگر ارائه شده است که از یک تابع فیدبک خطا بعنوان ورودی سیستم فازی استفاده می کند تا بطور تطبیقی اثر عدم قطعیت های نامعوم و همچنین اغتشاش خارجی را جبران کند. گرچه در طرح پیشنهادی این عدم قطعیت ها باید محدود باشند، اما نیازی نیست که این محدوده شناخته شده و معلوم باشد. یک کنترل مقاوم H_∞ بکارگیری شده است تا خطای ماندگار را به سمت یک مقدار مطلوب کاهش دهد و همچنین تاثیر خطا های مربوط به تقریب سیستم فازی و رویتگر را تقلیل دهد. این روش پایداری سیستم حلقه بسته را بر اساس شرایط اکیداً حقیقی مثبت و تئوری لیاپانوف تضمین می کند. این طرح کنترل پیشنهادی تنها محدود به ربات ها نمی شود، بلکه آن می تواند برای کلاسی از سیستم های چند ورودی چند خروجی بکار رود. نهایتاً در نتایج شبیه سازی، برای نشان دادن تاثیر و کارایی تکنیک پیشنهادی، سیستم یک ربات جابجاگر دو محور مورد بحث قرار گرفته است.

---

توانایی کنترل جریان، یکی از نیازهای اساسی در علم مکانیک سیالات است که پیوسته توسط محققین دنبال می‌شود. یکی از روش‌های نوین در این حیطه، استفاده از عملگرهای پلاسمایی است که به وسیله‌ی تزریق ممنتوم به لایه مرزی، سبب تأخیر در وقوع پدیده جدایش می‌شود. هدف از این بررسی، کمک به بهینه سازی پرامترهای الکتریکی به منظور دستیابی به گردابه‌های تولیدی قوی‌تر و به دنبال آن باد یونی موثرتر، ایجاد شده توسط محرک‌های پلاسمایی تخلیه سد دی الکتریکی پایا و ناپایا (موج ورودی به این محرک دارای رفتار غیردائمی می‌باشد) بر روی جریان هوای عبوری از روی یک صفحه تخت می‌باشد. برای این منظور، صفحه تخت مذکورتحت جریان هوای عبوری با سرعت m/s۵ شبیه‌سازی گردید. پروفیل‌های سرعت متوسط باد یونی القایی نشان داد که در هر دو محرک پایا و ناپایا، با افزایش فرکانس و ولتاژ اعمالی به محرک‌، سرعت متوسط جریان افزایش می‌یابد و به سطح نزدیک‌تر می‌گردد. همچنین در محرک ناپایا با افزایش سیکل وظیفه قدرت گردابه‌های تولید شده توسط محرک‌های پلاسمایی افزایش می‌یابد. در ادامه با بررسی‌های انجام شده بر روی سرعت باد یونی القایی در موقعیت‌های مختلف بر روی صفحه (در بالا دست و پایین دست محرک)، مشاهده گردید که مقدار ماکزیمم سرعت متوسط جریان در پایین دست محرک و در نزدیکی سطح اتفاق می‌افتد.

---

---

رویکرد اصلی در بررسی ناپایداری‌های جریان سیال، تئوری پایداری خطی است که مبتنی بر خطی‌سازی معادلات حاکم و یافتن مقادیر ویژه ناپایدار است. در بسیاری از مسائل، مانند جریان‌های برشی، نتایج تئوری پایداری خطی با مشاهدات تجربی تطابق ندارد. در یک سیستم دینامیکی خطی حتی اگر تمام مقادیر ویژه پایدار باشند، اغتشاشات وارد بر سیستم می‌توانند منجر به ناپایداری شوند، به‌شرط‌آن‌که توابع‌ویژه، متعامد نباشند. ویژگی‌ گذرای این سیستم‌های دینامیکی غیرنرمال علی‌رغم پیچیدگی، با ساختارهایی کم‌بعد یعنی تعداد کمی‌مود، قابل توصیف هستند. کنترل رشد دائمی و گذرای اغتشاشات از طریق شناسایی مودهای وابسته به زمان امکان‌پذیر است. در مقاله‌ی حاضر، یک روش کاهش مرتبه مبتنی بر مودهای بهینه وابسته به زمان پیاده‌سازی شده است. این روش، رفتار رشد اغتشاشات در زمان‌های کوتاه و طولانی را شناسایی می‌نماید. همچنین یک الگوریتم کنترلی بر اساس روش کاهش مرتبه فوق، به‌منظور کنترل رشد اغتشاشات جریان سیال، پیاده‌سازی شده است. حل DNS جریان و پیاده‌سازی الگوریتم‌های کاهش‌مرتبه و کنترلی بر پایه‌ی حلگر متن‌باز NEKTAR++ انجام شده است. در مسأله‌ی اول به‌منظور اعتبارسنجی روش حل، الگوریتم کاهش مرتبه و کنترلی روی جریان عبوری از استوانه با ۵۰   Re =  پیاده‌سازی شده است. در ادامه، برای نخستین بار الگوریتم کنترلی برای جریان روی استوانه در معرض اغتشاشات ماندگار متغیر با زمان پیاده‌سازی و به‌ازای پارامترهای مختلف اغتشاش خارجی حساسیت‌سنجی شده‌است. نتایج نشان می‌دهد با اعمال نیروی کنترلی بر میدان جریان، ناپایداری‌های ون کارمن، پایدار شده و جریان با ضریب برآی ثابت شکل می‌گیرد و ارتعاشات جسم حذف می‌شود.

---

 در سال‌های اخیر، دستگاه‌های میکروفلویدیک مبتنی بر کاغذ به‌طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته‌اند. با این حال، ناتوانی در کنترل دقیق و هم‌زمان سیالات مختلف، یکی از چالش‎‌های اصلی تراشه‌های میکروفلویدیک کاغذی به‌شمار می‌رود. در اینجا، با الهام از مدارهای الکتریکی، قطعه‌ای به نام ترانزیستور برای استفاده در تراشه‌های میکروفلویدیک کاغذی طراحی و ساخته شده است. این قطعه، با دریافت فرمان الکتریکی، حرکت سیال را در یک کانال میکروفلویدیک کاغذی کنترل می‌کند. مزیت اصلی این ترانزیستور، عملکرد دوحالته آن (توانایی باز و بسته کردن کانال) با وجود ساختار ساده‌اش است. عملکرد این قطعه مبتنی بر حرکت کنترل‌شده موم در سطح مقطع کاغذ است که با حرارت تولیدشده توسط جریان الکتریکی اعمالی به پایه تحریک ترانزیستور انجام می‌شود. به‌منظور مشخصه‌یابی این ترانزیستور، کمیت‌های مؤثر در عملکرد آن بررسی شدند. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهند که در کانالی به‌طول تقریبی ۲۵ میلی‌متر، با عرض‌های ۲ و ۳ میلی‌متر و طول بخش آب‌گریز ۲ و ۳ میلی‌متر، می‌توان با اعمال جریان الکتریکی حدود ۱۳۰۰ میلی‌آمپر به پایه تحریک ترانزیستور، در زمانی کمتر از ۳۵ ثانیه، سیالی با حجم ۳۰ تا ۴۰ میکرولیتر را کنترل نمود. علاوه بر این، به‌عنوان نمونه‌ای کاربردی از این ترانزیستور، مدار حسگری برای تشخیص محیط‌های بازی و اسیدی طراحی و ساخته شد. ترانزیستور معرفی شده با افزایش قابلیت کنترل سیالات در تراشه‌های میکروفلویدیک، نقشی کلیدی در توسعه این فناوری ایفا می‌کند. تراشه‌های میکروفلویدیک مبتنی بر کاغذ مجهز به این ترانزیستور می‌توانند کاربردهای گسترده‌ای در حوزه‌های تشخیص پزشکی، آزمایش‌های چندمرحله‌ای پیچیده، و حسگرهای زیستی و شیمیایی داشته باشند.