In high-pressure plasmas, charged particles accelerated by the electric field generally transfer their momentum to neutral gas particles through collision, thereby generating a neutral gas flow called electric wind. The plasma flow actuator for generating such an electric wind has the unique advantage of generating gas flow with a short reaction time in a simple structure without a mechanical part or combustion. For this reason, feasibility studies have been conducted using the plasma flow actuator in the cooling or flow control field. And it is necessary to investigate the attainable range of the electric wind speed to determine the proper application field of the plasma flow actuator. This thesis presents a multi-stack surface dielectric barrier discharge plasma flow actuator in which several surface dielectric barrier discharges (surface DBD) are arranged, and the electric wind speed was investigated. By adjusting the plate arrangement and driving condition of the multi-stack plasma flow actuator, the electric wind of 4.2 m∙s-1 occurred. It was about 3 times higher than the electric wind speed of 1.3 m∙s- 1 in a single SDBD. The plasma flow actuator generating the maximum electric wind speed of 4.2 m∙s- 1 consumed 107 W, and 111 W/m of power was consumed per unit discharge length. Through the multistack plasma actuator presented in this study, it was confirmed that the electric wind speed increased while maintaining the power consumption per discharge length. Further research should investigate the distribution of electric wind velocity and plasma characteristics based on the investigation of the multistack plasma flow actuator presented in the thesis. By developing a numerical model to predict them, it will be possible to present a plasma flow actuator that can generate appropriate electric wind depending on the application field.
대기압 상태의 약전리 플라즈마에서 전기장에 의해 가속된 하전입자는 충돌을 통해 중성기체 입자에 운동량을 전달하여 전기풍이라고 하는 중성기체 유동을 발생시킨다. 이러한 전기풍을 생성하는 플라즈마 유동 발생기는 별도의 기계적인 부분이나 연소과정 없이 단순한 구조에서 짧은 반응시간으로 기체 유동을 발생시킬 수 있다는 장점을 지닌다. 이로 인해 플라즈마 유동 발생기는 냉각이나 유동제어 등의 분야에서 활용 가능성에 대해 연구가 진행되고 있으며, 실제 분야에 적절히 활용하기 위해서는 전기풍 유속의 한계에 대한 조사가 필요하다. 본 연구에서는 여러 표면 유전장벽방전을 배치한 다층 표면유전장벽 플라즈마 유동 발생기를 제시하고 얻을 수 있는 전기풍의 유속을 조사하고자 한다. 플라즈마 유동 발생기의 구조와 구동조건을 조정함으로써 단일 유전장벽방전에서 발생하는 1.3 m∙s-1 보다 3 배 가량 증가한 4.2 m∙s-1 의 전기풍이 발생하였다. 최대 유속 4.2 m∙s-1 를 발생시킨 플라즈마 유동 발생기가 소모한 전력은 107 W 로 방전길이당 111 W/m 의 전력이 소모되었으며, 방전길이당 소모전력을 유지하면서 전기풍 유속이 증가함을 확인하였다. 본 연구를 통해 조사한 유전장벽방전의 배치에 따른 전기풍의 추세와 소모전력을 바탕으로 전기풍의 분포와 플라즈마 특성에 대한 추가적인 연구가 필요하며 이를 예측할 수 있는 전산모델을 개발한다면 적용분야에 따라 적절한 전기풍을 얻을 수 있는 플라즈마 유동 발생기를 제시할 수 있을 것이다.
