مشغل بلازما ذو هندسة متعرجة

يمثل مشغل البلازما المتعرج فئة واسعة من مشغلات البلازما . وتختلف هذه المشغلات عن النوع القياسي في أن هندسة أقطابها الكهربائية قد عُدّلت لتكون دورية على امتدادها. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

طُوِّرت هذه الفئة من مشغلات البلازما في مجموعة أبحاث الفيزياء التطبيقية (APRG) بجامعة فلوريدا عام ٢٠٠٨ على يد سوبراتا روي بهدف التحكم في تدفقات الطبقة الحدية الصفائحية والمضطربة . ومنذ ذلك الحين، واصلت APRG دراسة خصائص هذه الفئة من مشغلات البلازما وتطوير استخداماتها. وقد أسفرت الأعمال المبكرة على مشغلات البلازما ذات الشكل المتعرج عن عدة براءات اختراع. ^{[ ٣ ] [ ٤ ] [ ٥ ] [ ٦ ] [ ٧ ]}

في عام 2013، بدأت هذه المحركات تحظى باهتمام أوسع في الصحافة العلمية، ونُشرت عدة مقالات عنها، بما في ذلك مقالات في موقع EurekAlert التابع لمعهد الفيزياء الأمريكي ^{[ 8 ]} ، وموقع Inside Science ^{[ 9 ]} ، ومدونات مختلفة. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

تستطيع مشغلات البلازما المتعرجة (مثل مشغلات تفريغ الحاجز العازل الأخرى، أي مشغلات البلازما ) توليد بلازما جوية وإحداث قوة كهروهيدروديناميكية في المائع. يمكن استخدام هذه القوة للتحكم في التدفق ، ولها تطبيقات محتملة عديدة، منها تقليل مقاومة الهواء للطائرات وتثبيت التدفق في غرف الاحتراق. ^{[ 12 ]}

يتمثل الفرق الجوهري بين مشغلات البلازما المتعرجة والتصاميم الهندسية التقليدية في تعديل هندسة الأقطاب الكهربائية لتصبح دورية على امتدادها. وبفضل هذه الدورية، تصبح قوة البلازما وقوة الجسم الناتجة دورية أيضًا على امتدادها. وبفضل هذه الدورية، يمكن إحداث تأثيرات تدفق ثلاثية الأبعاد، وهو أمر غير ممكن مع التصاميم الهندسية التقليدية لمشغلات البلازما.

يُعتقد أن إدخال تأثيرات التدفق ثلاثي الأبعاد يُتيح لمشغلات البلازما تطبيق مستويات تحكم أكبر بكثير، إذ يسمح لها بالتأثير على نطاق أوسع من الآليات الفيزيائية (مثل خطوط الطبقة الحدية ^{[ 13 ]} أو عدم استقرار موجة تولمين-شليشتينغ الثانوية ). وتشير الدراسات الحديثة إلى أن هذه المشغلات قد يكون لها تأثير كبير على التحكم في التدفقات الصفائحية والانتقالية على صفيحة مسطحة. ^{[ 14 ] [ 15 ]} بالإضافة إلى ذلك، فقد ثبت تجريبياً أن المشغل المتعرج يزيد من قوة الرفع، ويقلل من قوة السحب، ويولد عزم دوران تحكم عند تطبيقه على أشكال أجنحة الطائرات. ^{[ 16 ]}

نظراً لمستوى التحكم العالي الذي قد تتمتع به هذه المحركات البلازمية، تُجرى حالياً أبحاث في عدة مختبرات في الولايات المتحدة ^{[ 17 ] [ 18 ]} والمملكة المتحدة ^{[ 19 ]} بهدف تطبيق هذه المحركات في تطبيقات عملية. وقد تنبأت دراسات عددية حديثة بانخفاض ملحوظ في مقاومة التدفق المضطرب من خلال تجميع المحركات البلازمية المتعرجة في نمط يُعدّل أنماط التدفق الانتقالي النشطة. ^{[ 20 ]}

• مشغل البلازما
• مركبة جوية كهرومغناطيسية بدون أجنحة
• مجموعة أبحاث الفيزياء التطبيقية
• جامعة فلوريدا
• كلية الهندسة بجامعة فلوريدا