بررسی عددی و تجربی آیرودینامیک پرۀ کوادرتور در جریان با رینولدزهای کم

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 9، دوره 27، شماره 1 - شماره پیاپی 13، اسفند 1394، صفحه 135-152   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v27i1.25449

نویسندگان

سجاد محمودی؛ محمد حسن جوارشکیان^* ؛ محمدصادق توکلی جویباری

فردوسی مشهد

چکیده

در این تحقیق یک پره در جریان با رینولدزهای کم توسط روش های عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته و منحنی های مشخصۀ آن استخراج شده است. در روش تجربی، حالت استاتیکی توسط دستگاه اندازه گیری نیروی پیشران، در دورهای مختلف مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته و منحنی های مشخصه نیروی پیشران، توان مصرفی موتور، جریان و ولتاژ ثبت گردیده است. هم‌چنین با توجه به اهمیت حوزۀ جریان در اطراف پره، به طور عددی بررسی استاتیکی و دینامیکی شبیه سازی جریان عبوری از روی یک پرۀ کوادرتور پرداخته شده و علاوه بر نتایج آیرودینامیکی روی پره، نتایج در حوزۀ حل نیز مورد تحلیل قرار گرفته است. در روش عددی، با استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت بر مبنای حجم محدود با فرض جریان غیر قابل تراکم و لزج و استفاده از مدل آشفتگی شبیه سازی انجام شده است. در این تحقیق منحنی های مشخصۀ پرۀ روتور توسط این دو روش استخراج شده‌اند و مقایسۀ نتایج عددی و تجربی تطابق خوبی را نشان می‌دهد که صحت اندازه گیری و شبیه سازی عددی را تأیید می نماید. با توجه به شبیه سازی حوزۀ جریان اطراف پره توسط روش عددی، فاصلۀ تأثیرگذار جریان اطراف پره به‌منظور قرار گرفتن در ساختار یک کوادرتور مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

آیرودینامیک؛ پره؛ کوادرتور؛ تحلیل جریان؛ پیشرانش؛ گردابه؛ تجربی

مراجع

1. Henry V. Borst, "Aerodynamic Design and Analysis of Propellers for Mini-Remotely Piloted Air Vehicles", USAAMRDL-TR-77-45A, Vol. 1, January, (1978).

2. Srinivasan, G.R. and Baeder, J.D., "TURNS: A Free-Wake Euler/ Navier-Stokes Numerical Method for Helicopter Rotors", AIAA Journal, Vol. 31, No. 5, Technical Notes. (1992)

3. Bottasso, C.L. and Shephard, M.S.; "Finite Element Adaptive MultigridEulerSolver for Rotary Wing Aerodynamics", AIAA Journal, December, (1999).

4. Monal Pankaj Merchant, Propeller Performance Measurement for Low Reynolds Number Unmanned Aerial Vehicle Applications, Wichita State University, (2004).

5. Merchant, M.P. and Miller, L.S., "Propeller Performance Measurement for Low Reynolds Number UAV Applications", 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA 2006-1127,(2006).

6. Ol, M., Zeune, C. and Logan, M., "Analytical – Experimental Comparison for Small Electric Unmanned Air Vehicle Propellers", 26th AIAA Applied Aerodynamics Conference, AIAA

2008-7345, (2008).

7. Deters, R.W. and Selig, M.S., "Static Testing of Micro Propellers", 26th AIAA Applied Aerodynamics Conference, AIAA 2008-6246, (2008).

8. Gamble, D.E., "Automated Dynamic Propeller Testing at Low Reynolds Numbers", M.S. Thesis, Oklahoma State University, Stillwater, OK, (2009).

9. Brandt, J.B. and Selig, M.S., "Propeller Performance Data at Low Reynolds Number", 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting, AIAA 2011-1255,( 2011)

10. Aron J. Brezina and Scott K. Thomas M.S., "Measurement of Static and Dynamic Performance Characteristics of Electric Propulsion Systems", MastersThesis, Wright State University, (2012).

11. Leishman, Gordon J. Principles of Helicopter Aerodynamics, Cambridge Aerospace's Series, Cambridge, pp. 496, (2000).

12. Fay J. "The Helicopter History, Piloting and How it Flies", 3rd ed., Himalayan Books, pp. 359, (1995).

13. Newman, S., "The Foundation of Helicopter Flight", 1st ed., Elsevier, (1994).

14. Versteeg, H.K. and MalaLasekera, W., "An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method", Longman Scientific & Technical, (1995).

15. Newman, S., "The Foundation of Helicopter Flight", 1st edition, Elsevier, pp. 563, (1994).

16. Leishman, Gordon J., "Principles of Helicopter Aerodynamics", Cambridge Aerospace's Series,

pp. 496, (2000).