Forças eletro-hidrodinâmicas apresentam boas qualidades para a utilização como meio de produzir e manipular escoamentos. Um de seus grandes méritos consiste na falta de partes móveis para a introdução de quantidade de movimento em escoamentos. Foi realizado um estudo experimental para a investigação e comparação de três diferentes configurações dos eletrodos usados para a produção de dispositivos eletro-hidrodinâmicos gerados por descarga de barreira dielétrica. Uma configuração é composta de eletrodos retangulares planos e a outra de um fio e um eletrodo retangular plano. A outra configuração usa uma nova configuração com um eletrodo plano de borda serrilhada, como eletrodo ativo, e um eletrodo retangular plano isolado. Todas as configurações foram investigados para entender o comportamento na produção de escoamento. Medições de tubo Pitot dos perfis de velocidade dos jatos de parede foram feitas em várias distâncias a partir da região da descarga elétrica. Na sequência, a medição do escoamento ao longo do eletrodo serrilhado foi realizada. Assim, pretende-se determinar as características de escoamento tridimensionais produzidas por esta configuração. Os resultados mostram melhores características da configuração serrilhado para ser utilizado na produção de escoamento mais intensos. / Electro-hydrodynamic forces have good qualities to be used to produce and manipulate flows. One of its great merits is the lack of moving parts to introduce momentum in flows. An experimental study for measure and comparing three different configurations of electrodes used for the production of electro-hydrodynamic devices generated by dielectric barrier discharge was performed. One configuration is composed of rectangular at electrodes and the other of a wire electrode and a rectangular at electrode. The other uses a new configuration with a serrated edge flat plane electrode, as the active electrode and an isolated rectangular flat. All configurations are investigated to understand the behavior in the production of the flow. Pitot tube measurements of velocity profiles of the wall jets are made at various distances away from the electrical discharge region. Further, the measurement of the flow along the serrated electrod is performed. Thus, it is intended to determine the three-dimensional flow characteristics produced by this configuration. The results show the best features of serrated configuration to be used in the production of more intense flow.

Having gained popularity in the last decade, the dielectric barrier discharge (DBD) has been studied in numerous ways as a device for air acceleration. A major interest of all these works has been concentrated on achieving higher efficiency and producing higher jet velocities. These studies considered alternative geometries, different voltage waveforms etc., yet none of these studies tackle the inherently inefficient process of force creation and actuation in a DBD. Air acceleration has been attributed to the electric force that switches direction on each voltage half cycle (that is due to the nature of the discharge mechanism) yet has a forward resulting force. The present thesis considers the phenomenon of memory charge accumulation on the dielectric surface and reasons that the backward force in the second half cycle can be reversed by further migration of the memory charges to an added exposed anode. Hence a novel 3-electrode configuration is presented. Flow velocity investigations showed a 27% improvement in efficiency in comparison with the traditional 2-electrode actuator. This meant a 0.4m/s gain along the velocity profile. During the investigation process, a new discharge mechanism was encountered. This was characterized by the double discharge lines along the exposed electrode edges while in the presence of a \"floating\" encapsulated electrode. / Tendo ganho popularidade na última década, a descarga de barreira dielétrica (DBD) foi estudada de várias maneiras como um dispositivo para aceleração do ar e controle aerodinâmico. Um grande interesse de todos esses trabalhos foi concentrado em alcançar maior eficiência e produzir maiores velocidades de jato. Alguns desses estudos consideraram geometrias alternativas, diferentes formas de onda de tensão, etc., mas nenhum desses estudos aborda o processo inerentemente ineficiente de criação e atuação da força em um DBD. A Aceleração do ar tem sido atribuída à força elétrica que muda de direção em cada meio ciclo (que é devido à natureza do mecanismo de descarga), mas que tem uma força resultante para a frente. A presente tese considera o fenômeno de acumulação de carga de memória na superfície dielétrica e raciocina que a força contraria no segundo meio ciclo da descarga pode ser revertida por migração dessas cargas de memória para um ânodo adicional exposto. Assim, uma nova configuração de 3 eletrodos é apresentada. Investigações de velocidade do fluxo mostraram uma melhoria de 27% na eficiência em comparação com o tradicional atuador de 2 eletrodos. Isso significou um ganho de 0,3 m/s ao longo do perfil de velocidade. Durante o processo de investigação, foi encontrado um novo mecanismo de descarga. Isso foi caracterizado por uma dupla descarga ao longo das bordas do eletrodos expostos, enquanto na presença de um eletrodo encapsulado \"pendurado\".

Forças eletro-hidrodinâmicas apresentam boas qualidades para a utilização como meio de produzir e manipular escoamentos. Um de seus grandes méritos consiste na falta de partes móveis para a introdução de quantidade de movimento em escoamentos. Foi realizado um estudo experimental para a investigação e comparação de três diferentes configurações dos eletrodos usados para a produção de dispositivos eletro-hidrodinâmicos gerados por descarga de barreira dielétrica. Uma configuração é composta de eletrodos retangulares planos e a outra de um fio e um eletrodo retangular plano. A outra configuração usa uma nova configuração com um eletrodo plano de borda serrilhada, como eletrodo ativo, e um eletrodo retangular plano isolado. Todas as configurações foram investigados para entender o comportamento na produção de escoamento. Medições de tubo Pitot dos perfis de velocidade dos jatos de parede foram feitas em várias distâncias a partir da região da descarga elétrica. Na sequência, a medição do escoamento ao longo do eletrodo serrilhado foi realizada. Assim, pretende-se determinar as características de escoamento tridimensionais produzidas por esta configuração. Os resultados mostram melhores características da configuração serrilhado para ser utilizado na produção de escoamento mais intensos. / Electro-hydrodynamic forces have good qualities to be used to produce and manipulate flows. One of its great merits is the lack of moving parts to introduce momentum in flows. An experimental study for measure and comparing three different configurations of electrodes used for the production of electro-hydrodynamic devices generated by dielectric barrier discharge was performed. One configuration is composed of rectangular at electrodes and the other of a wire electrode and a rectangular at electrode. The other uses a new configuration with a serrated edge flat plane electrode, as the active electrode and an isolated rectangular flat. All configurations are investigated to understand the behavior in the production of the flow. Pitot tube measurements of velocity profiles of the wall jets are made at various distances away from the electrical discharge region. Further, the measurement of the flow along the serrated electrod is performed. Thus, it is intended to determine the three-dimensional flow characteristics produced by this configuration. The results show the best features of serrated configuration to be used in the production of more intense flow.

Having gained popularity in the last decade, the dielectric barrier discharge (DBD) has been studied in numerous ways as a device for air acceleration. A major interest of all these works has been concentrated on achieving higher efficiency and producing higher jet velocities. These studies considered alternative geometries, different voltage waveforms etc., yet none of these studies tackle the inherently inefficient process of force creation and actuation in a DBD. Air acceleration has been attributed to the electric force that switches direction on each voltage half cycle (that is due to the nature of the discharge mechanism) yet has a forward resulting force. The present thesis considers the phenomenon of memory charge accumulation on the dielectric surface and reasons that the backward force in the second half cycle can be reversed by further migration of the memory charges to an added exposed anode. Hence a novel 3-electrode configuration is presented. Flow velocity investigations showed a 27% improvement in efficiency in comparison with the traditional 2-electrode actuator. This meant a 0.4m/s gain along the velocity profile. During the investigation process, a new discharge mechanism was encountered. This was characterized by the double discharge lines along the exposed electrode edges while in the presence of a \"floating\" encapsulated electrode. / Tendo ganho popularidade na última década, a descarga de barreira dielétrica (DBD) foi estudada de várias maneiras como um dispositivo para aceleração do ar e controle aerodinâmico. Um grande interesse de todos esses trabalhos foi concentrado em alcançar maior eficiência e produzir maiores velocidades de jato. Alguns desses estudos consideraram geometrias alternativas, diferentes formas de onda de tensão, etc., mas nenhum desses estudos aborda o processo inerentemente ineficiente de criação e atuação da força em um DBD. A Aceleração do ar tem sido atribuída à força elétrica que muda de direção em cada meio ciclo (que é devido à natureza do mecanismo de descarga), mas que tem uma força resultante para a frente. A presente tese considera o fenômeno de acumulação de carga de memória na superfície dielétrica e raciocina que a força contraria no segundo meio ciclo da descarga pode ser revertida por migração dessas cargas de memória para um ânodo adicional exposto. Assim, uma nova configuração de 3 eletrodos é apresentada. Investigações de velocidade do fluxo mostraram uma melhoria de 27% na eficiência em comparação com o tradicional atuador de 2 eletrodos. Isso significou um ganho de 0,3 m/s ao longo do perfil de velocidade. Durante o processo de investigação, foi encontrado um novo mecanismo de descarga. Isso foi caracterizado por uma dupla descarga ao longo das bordas do eletrodos expostos, enquanto na presença de um eletrodo encapsulado \"pendurado\".

Fluidos em uma descarga brilhante à pressão atmosférica usando uma barreira de dielétrico DBD atraiu o interesse das comunidades de termo-dinâmica, fluido-dinâmica, e comunidades de controle. Este trabalho investiga os efeitos de um atuador de plasma operando numa voltagem e frequência de 8 kV e 4.4 kHz sobre a curva do Cp de um cilindro de PVC em baixa velocidade de escoamento. O experimento foi repetido com o atuador em vários ângulos no cilindro. Os resultados mostram uma aceleração do escoamento junto com um atraso da separação. Esses efeitos são maiores quando o atuador é posicionado num ângulo mais próximo da região da separação. / Fluids in a dielectric barrier DBD glow discharge at atmospheric pressure attracted the interest of the communities of thermo and fluid dynamics as well as control. This dissertation investigates the effects of a plasma actuator operating at 8 kV and 4.4 kHz, on the Cp curve of a PVC cylinder in a low velocity airflow. The experiment was repeated with the actuator at various angles. The results show an acceleration of the flow accompanied with a delay of the flow separation. These effects were shown to be larger when the actuator was positioned at an angle closer to the region of separation.

Submitted by DIEGO GLAUCO AZARIAS DOS REIS null (diego.dgadr@gmail.com) on 2017-04-19T18:15:44Z No. of bitstreams: 1 Dissertação-Diego_Reis_2017.pdf: 2518961 bytes, checksum: a16c2b4a218332cdf0587afa47cadbff (MD5) / Rejected by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão com o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2017-04-19T19:55:04Z (GMT) / Submitted by DIEGO GLAUCO AZARIAS REIS (diego.dgadr@gmail.com) on 2017-04-20T13:12:56Z No. of bitstreams: 1 Dissertação-Diego_Reis_2017.pdf: 2653651 bytes, checksum: af70d0852f1dbed4cb80ba89720797f4 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-25T17:14:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 azarias_dga_me_guara.pdf: 2653651 bytes, checksum: af70d0852f1dbed4cb80ba89720797f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T17:14:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 azarias_dga_me_guara.pdf: 2653651 bytes, checksum: af70d0852f1dbed4cb80ba89720797f4 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / O tratamento de materiais utilizando plasma tem sido utilizado amplamente nos dias atuais com o desenvolvimento de novas tecnologias baseadas em descargas elétricas a pressão atmosférica. Dentre os diversos métodos para produzir plasmas nestas condições destaca-se a descarga por microplasmas. No presente trabalho, um novo dispositivo foi desenvolvido e utilizado para deposição de filmes finos. Em estudos de arrasto de vapores no dispositivo foi verificado a relação linear entre a vazão do gás e a massa arrastada. Deposições poliméricas foram obtidas pela mistura de gás argônio com o monômero hexametildissiloxano (HMDSO) em substratos de vidro. A deposição de filmes ocorreu com a vazão de gás entre 0,07 L/min e 0,4 L/min para potências entre 100 mW e 650 mW. Para outras vazões, ocorreu a formação de material sólido em forma de grânulos submilimétricos. A caracterização dos filmes por espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR) mostrou a presença de grupos moleculares como trimetilsilil Si(CH3)3, siloxano SiOSi e metino CHx. Os testes de adesão realizados no padrão D3359 ASTM com fita Scotch 3M mostraram boa adesão dos filmes aos substratos. Medições de ângulo de contato mostraram a diminuição da hidrofilicidade da superfície dos substratos com valores variando de 40° sem tratamento para quase 90° com o filme fino. Os resultados mostraram que dispositivo desenvolvido foi utilizado com sucesso na deposição em pressão atmosférica de filmes de HMDSO indicando que pode ser empregado também com outros monômeros. / The treatment of materials using plasma has been used widely nowadays with the development of new technologies based on electrical discharges at atmospheric pressure. Among the various methods of producing plasma in these conditions, we gave attention to microplasmas. In this study, a new device was developed and applied to the deposition of polymeric thin films. The dragging of the vapour in the device was investigated for various organic compounds and gas flow rate. It was observed a linear relation between these parameters. The polymeric depositions were obtained with the mixture of argon gas and hexamethyldisiloxane (HMDSO) on glass slides. The thin film deposition occurred with gas flow rate between 0.07 L/min and 0.4 L/min with potencies around 100 mW and 650 mW. The formation of solid submilimeter grains was observed at others gas glow rates. The regular thin films was analysed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and showed the molecular groups of trimethylsilyl Si(CH3)3, siloxane SiOSi and methyne CHx. The films had a good adhesion when subjected to the D3359 ASTM standard test using adhesive tape Scotch 3M. Contact angle characterization has shown a decrease of the hydrophilicity surface property with values changing from 40o without treatment up to 90o with thin film. The results has shown that the developed device was successfully used for deposition of HMDSO films at atmospheric pressure indicating that can be used with other monomers as well.

Fluidos em uma descarga brilhante à pressão atmosférica usando uma barreira de dielétrico DBD atraiu o interesse das comunidades de termo-dinâmica, fluido-dinâmica, e comunidades de controle. Este trabalho investiga os efeitos de um atuador de plasma operando numa voltagem e frequência de 8 kV e 4.4 kHz sobre a curva do Cp de um cilindro de PVC em baixa velocidade de escoamento. O experimento foi repetido com o atuador em vários ângulos no cilindro. Os resultados mostram uma aceleração do escoamento junto com um atraso da separação. Esses efeitos são maiores quando o atuador é posicionado num ângulo mais próximo da região da separação. / Fluids in a dielectric barrier DBD glow discharge at atmospheric pressure attracted the interest of the communities of thermo and fluid dynamics as well as control. This dissertation investigates the effects of a plasma actuator operating at 8 kV and 4.4 kHz, on the Cp curve of a PVC cylinder in a low velocity airflow. The experiment was repeated with the actuator at various angles. The results show an acceleration of the flow accompanied with a delay of the flow separation. These effects were shown to be larger when the actuator was positioned at an angle closer to the region of separation.

Since the 1970s, when the reaction engines had their noise reduced by the increase in their bypass ratio, airframe became the most prominent aerodynamic noise source during the approach to landing. From the airframe noise sources, the high-lift devices are one of the most significant. The most studied and applied solutions for these noise sources refer to passive flow control, and there are relatively few studies related to active flow control. Active flow control is achieved by adding energy to the flow in order to manipulate it. One way to accomplish this is through the dielectric barrier discharge plasma actuators. These devices create an intense electric field between two electrodes separated by a dielectric. This strong electric field ionizes and accelerates the air through collision of charged particles of the plasma with neutral air molecules. Thus, a wall jet is produced without using moving parts. In this research, plasma actuators were installed at the flap side edge, at the cove and at the cusp of the slat. Wind tunnel tests have demonstrated the potential of these devices for high-lift noise reduction, allowing for a decrease up to 0.75 dB in the overall flap noise and up to 3.3 dB in overall slat noise (with a reduction of 12 dB at the higher peak). / Desde a década de 1970, quando os motores a reação tiveram seu ruído reduzido devido ao aumento da razão de derivação, o ruído de célula se tornou o mais proeminente durante a fase de aproximação para pouso. Do ruído de plataforma aeronáutica, destacam-se os ruídos gerados pela interação do escoamento com os dispositivos hipersustentadores. As soluções mais estudadas e aplicadas para estas fontes de ruído se referem a controle passivo do escoamento, havendo relativamente poucos estudos relacionados a controle ativo. Controle ativo do escoamento é obtido adicionando-se energia ao mesmo, e uma forma de realizar isto é através dos atuadores de plasma de descarga de barreira dielétrica. Nestes dispositivos um intenso campo elétrico entre dois eletrodos separados por um dielétrico é gerado, ionizando e acelerando o ar através da colisão de partículas carregadas do plasma com moléculas neutras. Desta forma, um jato de parede é produzido sem o uso de partes móveis. Nesta pesquisa, atuadores de plasma foram instalados na borda lateral do flape, na cova e na cúspide do eslate. Ensaios em túnel de vento demonstraram o potencial destes dispositivos para redução de ruído de hipersustentadores, permitindo a redução de até 0.75 dB no ruído global de flape e de até 3.3 dB no ruído global de eslate (com redução de 12 dB no maior pico).