Large-eddy simulation of a flow generated by a piston-driven synthetic jet actuator

P. D. Tung, T. Watanabe, K. Nagata
Large-eddy simulation of a flow generated by a piston-driven synthetic jet actuator
CFD Letters, 16 1998-2009 2023

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This article may be found at https://doi.org/10.37934/cfdl.15.8.118.

Abstract

We study the characteristics of a compressible flow generated by a piston-driven synthetic jet actuator by employing large-eddy simulation with OpenFOAM. The actuator consists of a piston and a cylinder with a square orifice on top and produces a compressible synthetic jet with the piston movement. Comparison with experimental data demonstrates that the numerical model constructed with OpenFOAM is useful to examine the performance of the actuator. As the piston frequency increases, the maximum pressure inside the cylinder increases while the minimum pressure decreases. The fluid temperature inside the cylinder also varies similarly to the pressure. The maximum jet Mach number is well represented as a function of the maximum pressure. The phase-averaged velocity field of the synthetic jet confirms that the blowing and suction phases do not perfectly match with the piston movement. The root-mean-square velocity defined with the phase average also shows that a high turbulence level is observed in the region where the flow is decelerated at the furthest location of the jet in the blowing phase

日本語訳 (DeepL翻訳)

ピストン駆動式シンセティックジェットアクチュエータで生成される流れのラージ・エディ・シミュレーション

OpenFOAMを用いたラージ・エディ・シミュレーションにより、ピストン駆動式シンセティック・ジェット・アクチュエータによって生成される圧縮性流れの特性を研究する。このアクチュエータは、ピストンと上部に正方形のオリフィスを有するシリンダから構成され、ピストンの移動に伴って圧縮性の合成ジェットを生成する。実験データとの比較により，OpenFOAMで構築した数値モデルがアクチュエータの性能を調べるのに有効であることが示された．ピストンの周波数が高くなるにつれて、シリンダー内の最大圧力は上昇し、最小圧力は低下する。シリンダー内の流体温度も圧力と同様に変化します。最大噴流マッハ数は、最大圧力の関数としてよく表される。合成ジェットの位相平均速度場は、吹き出しと吸い込みの位相がピストンの動きと完全には一致しないことを確認している。相平均で定義された二乗平均平方根速度はまた、吹き出し相のジェットの最も遠い位置で流れが減速される領域で高い乱流レベルが観察されることを示している。

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