Veuillez utiliser cette adresse pour citer ce document :
http://dspace.univ-tiaret.dz:80/handle/123456789/16316
Titre: | Complementary Study of Physical and Geometrical Parameters for a Better Understanding of Ionic Wind Generation |
Auteur(s): | CHELIH Amine |
Mots-clés: | ionic wind corona discharge numerical modeling electrohydrodynamic force |
Date de publication: | 9-jui-2025 |
Editeur: | FACULTY OF APPLIED SCIENCES - DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING |
Résumé: | An electrical discharge is generated between two electrodes, one subjected to high voltage and the other grounded, within a gaseous environment. In such a setup, the plasma behavior is primarily influenced by physical parameters (e.g., high applied voltage, injected power) and geometric configurations (e.g., electrode spacing, electrode symmetry). This discharge results in the conversion of electrical energy into mechanical energy, producing what is known as electrohydrodynamic (EHD) flow or "ionic wind," characterized by a specific velocity. Ionic ventilation technologies have gained significant importance over the years in applications such as cooling microelectronic devices, preserving food products, and reducing training loads for astronauts. These systems are compact, easy to understand, silent, non-polluting, and economically efficient. To better understand, control, and exploit ionic ventilation generated by electrical discharge, this study integrates comprehensive research on modeling, validation, and applications of corona discharge in EHD systems. It combines numerical simulation, experimental validation, and innovative design optimization to address both fundamental and practical aspects. Key contributions include a detailed overview of plasma and electrical discharges, with a focus on corona discharge and ionic wind phenomena, the development of a flexible methodology to determine space charge distribution and EHD force density—crucial for understanding ionic wind dynamics—and addressing challenges related to numerical convergence. The study also validates numerical models against experimental data, optimizes electrode designs for EHD air pumps to enhance cooling systems, particularly for microelectronics, investigates shielding effects between corona discharge electrodes in electrostatic precipitators, and explores EHD cleaning systems for photovoltaic panels, highlighting their effectiveness in mitigating dust accumulation and improving performance. This research provides a unified framework for advancing EHD applications, paving the way for cost-effective, energy-efficient solutions across multiple engineering fields. |
Description: | يتم توليد تفريغ كهربائي بين قطبين كهربائيين، أحدهما يخضع لجهد كهربائي عالٍ والآخر مؤرض، داخل بيئة غازية. في هذا السياق، يعتمد سلوك البلازما بشكل رئيسي على المعايير الفيزيائية )مثل الجهد العالي المطبق، الطاقة المحقونة( والإعدادات الهندسية )مثل المسافة بين الأقطاب الكهربائية، تماثل الأقطاب الكهربائية(. يؤدي هذا التفريغ إلى تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، مما ينتج عنه تدفق يُعرف باسم التدفق الكهروهيدروديناميكي (EHD) أو "الرياح الأيونية"، التي تتميز بسرعة محددة. اكتسبت تقنيات التهوية الأيونية أهمية كبيرة على مدار السنوات في تطبيقات مثل تبريد الأجهزة الإلكترونية الدقيقة، والحفاظ على المنتجات الغذائية، وتقليل الأحمال التدريبية لرواد الفضاء. هذه الأنظمة مدمجة، سهلة الفهم، هادئة، غير ملوثة، وفعالة اقتصاديًا. لفهم أفضل والسيطرة على التهوية الأيونية الناتجة عن التفريغ الكهربائي واستغلالها، تجمع هذه الدراسة بين بحوث شاملة لفهم نمذجة وتحقق وتطبيق تفريغ الهالة في أنظمة EHD. تدمج الدراسة بين المحاكاة الرقمية والتحقق التجريبي وتحسين التصميم المبتكر لمعالجة الجوانب الأساسية والتطبيقية. تشمل المساهمات الرئيسية نظرة شاملة على البلازما والتفريغات الكهربائية مع التركيز بشكل خاص على ظواهر تفريغ الهالة والرياح الأيونية، وتطوير منهجية مرنة لتحديد توزيع الشحنات الفضائية وكثافة القوة الكهروهيدروديناميكية—عنصر أساسي لفهم ديناميكيات الرياح الأيونية —بالإضافة إلى معالجة التحديات المتعلقة بالتقارب العددي. تؤكد الدراسة أيضًا على صحة النماذج العددية بمقارنتها مع البيانات التجريبية، وتحسن تصميم الأقطاب الكهربائية لمضخات الهواء EHD لتحسين أنظمة التبريد، خاصة للإلكترونيات المصغرة. كما تحقق في تأثيرات الحماية بين أقطاب تفريغ الهالة وت أثيرها على تدفق EHD في المرسبات الكهروستاتيكية، وتستكشف أنظمة التنظيف الكهروهيدروديناميكية للألواح الكهروضوئية، مسلطة الضوء على فعاليتها في معالجة تراكم الغبار وتحسين الأداء. تقدم هذه الدراسة إطارًا موحدًا لتطوير تطبيقات EHD ، مما يمهد الطريق لحلول فعالة من حيث التكلفة وكفاءة الطاقة في مجالات هندسية متعددة . |
URI/URL: | http://dspace.univ-tiaret.dz:80/handle/123456789/16316 |
Collection(s) : | Doctorat |
Fichier(s) constituant ce document :
Fichier | Description | Taille | Format | |
---|---|---|---|---|
These_Chelih_Amine.pdf | 5,95 MB | Adobe PDF | Voir/Ouvrir |
Tous les documents dans DSpace sont protégés par copyright, avec tous droits réservés.