بررسی اثر سطح متحرک بر ایرفویل ناکا 0012 در نسبت سرعت زیاد

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 6، دوره 35، شماره 3 - شماره پیاپی 33، مهر 1402، صفحه 75-84   

نوع مقاله: مقاله کوتاه

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2023.77061.1124

نویسندگان

احسان روحی^{* 1}؛ حسن ابوالقاسمی²؛ اد امیری¹

¹گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد.

²گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردسی مشهد

چکیده

طراحی و توسعه ایرفویل­هایی با کارایی بالا برای پیشرفت صنعت هوانوردی از اهمیت اساسی برخوردار است. در زاویه­های حمله بزرگتر، نیروی برآ بیشتر و باند پرواز کوتاه­تر حاصل می­شود. اما در زاویه حمله بالا، پدیده جدایش جریان رخ می­دهد به‌طوری که بعد از زاویه واماندگی جریان به‌طور کامل از سطح بالای بال جدا شده و افت شدید برآ و افزایش پسا را به همراه دارد. در این پژوهش تلاش شده با استفاده از سطح متحرک در نسبت سرعت­های بالا بر روی ایرفویل ناکا 0012، از جدایش جریان جلوگیری و با افزایش نیروی برآ و کاهش نیروی پسا، عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل ناکا 0012 بهبود یابد. منظور از نسبت سرعت، نسبت سرعت سطح متحرک به سرعت جریان آزاد است. در این پژوهش از شبیه­سازی عددی در نرم‌افزار تجاری انسیس فلوئنت و همچنین مدل آشفتگی k-ω-SST با الگوریتم حل سیمپل استفاده شده است و شبیه سازی به‌صورت دوبعدی انجام شده است. نوع گسسته‌سازی معادلات به‌صورت پیش‌فرض بوده و در ابتدا از حل­گر فشار مبنا استفاده شده است. استفاده از سطح متحرک به‌صورت یک استوانه دوار در لبه حمله ایرفویل ناکا 0012 در نسبت سرعت­های بالا علاوه بر جلوگیری از جدایش جریان و افزایش برآ، پسا را منفی کرده که نشان از ایجاد نیروی پیشرانش دارد. از بین تمامی حالات شبیه­سازی شده، نسبت سرعت 20 در زاویه حمله 24 درجه با ضریب برآ  564/3 و ضریب پسا 185/0-، مطلوب­ترین عملکرد آیرودینامیکی را داشته است.

کلیدواژه‌ها

جدایش جریان؛ سطح متحرک؛ ناکا 0012؛ کنترل جریان؛ برآ؛ پسا

مراجع

[1] V. J. Modi, "Moving surface boundary-layer control: a review", Journal of fluids and structures, vol.11, no, 6, pp. 627-63, (1997).

[2] J. A. Seifert, "review of the Magnus effect in aeronautics", Aerospace Sciences, vol. 55, pp. 17-45, (2012).

[3] A. Favre., "Contribution à l'étude expérimentale des mouvements hydrodynamiques à deux dimensions"  E. Blondel La Rougery, (1938).

[4] V. J. Modi., J. L. Sun., T. Akutsu., P. Lake, K. McMillan., P. G. Swinton, D. Mullins, "Moving-Surface Boundary-Layer Control for Aircraft Operation at High Incidence", Journal of Aircraft, vol. 18, no, 11, pp. 963-8, (1981).

[5] V. J. Modi., F. Mokhtarian, M. S. U. K. Fernando., T. Yokomizo., "Moving surface boundary-layer control as applied to two-dimensional airfoils", Journal of Aircraft, vol. 28, no,2: pp.104–112, (1991).

[6] V. J. Modi., E. Shih, B. Ying, T. Yokomizo, "Drag reduction of bluff bodies through momentum injection", Journal of Aircraft, vol. 29, no, 3, pp. 429–436. (1992).

[7] P. J. Strykowski, P. J. Sreenivasan, "On the formation and suppression of vortex ’shedding’ at low Reynolds numbers", Fluid Mechanics, 218, Pp. 71–107, (1990).

[8] A. Z. Al-Garni, A. M. Al-Garni, S. A. Ahemd, A. Z. Sahin, "Flow control for an aerofoil with leading edge rotation: an experimental study", Journal of Aircraft, vol. 37, no, 4, pp.  617–622, (2000).

[9] S. Mittal, "Control of flow past bluff bodies using rotating control cylinders", Journal of Fluids and Structures, vol. 15, no, 2, pp. 291-326, (2001).

[10] B. S. V. P. Patnaik, G. W. Wei, "Controlling wake turbulence", Phys Rev Lett, vol. 88, no, 5, pp. 054502-54511-054502-4, (2002).

[11] R. Sahu, B. S. V. Patnaik, "CFD simulation of momentum injection control past a streamlined body", International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, vol. 21, no,8, pp. 980-1001, (2011).

[12] E. Salimipour, A. Salimipour, "A  Power minimization and vortex shedding elimination of a circular cylinder by moving surface mechanism", Ocean Engineering, vol. 189, P. 106408, (2019).

[13] G. R. Assi, R. M. Orselli, M. Silva-Ortega,  "Control of vortex shedding from a circular cylinder surrounded by eight rotating wake-control cylinders at Re=100", Journal of Fluids and Structures,  vol. 89, pp. 13-24, (2019).

[14] E. Salimipour, S. Yazdani, "Improvement of aerodynamic performance of an offshore wind turbine blade by moving surface mechanism", Ocean Engineering, vol. 195, P. 106710, (2020).

[15] F. R. Menter, M. Kuntz, R. Langtry,  "Ten years of industrial experience with the SST turbulence model", Turbulence Heat and Mass Transfer, vol. 4, no,1, pp. 625-32, (2003).