بررسی تجربی اثرات چیدمان مولدهای گردابه بر رفتار جریان گردابه‌ای اطراف یک جسم تقارن محور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه امام علی(ع)

چکیده

اجسام تقارن محور، شبیه زیردریایی­ها، در زوایای حمله بالا با جدایش سه­بعدی لایه مرزی و ساختارهای جریان گردابه­ای بزرگ در اطراف جسم مواجه می­شوند که تاثیر بسزایی در نیروها و ممان­های جسم دارد. این جریان گردابه­ای روی نویز، پسا و مانورپذیری جسم اثرگذار است. یک روش مناسب برای کاهش اثرات جریان جداشده و گردابه­ای استفاده از مولدهای گردابه است. مولدهای گردابه دارای چیدمان­های مختلفی، از جمله چرخش هم­راستا و چرخش غیرهم­راستا، می­باشند. در تحقیق حاضر، به کمک روش تجربی و با استفاده از پراب پنج حفره، میدان جریان در اطراف یک مدل زیردریایی استاندارد با استفاده از چیدمان­های مختلف مولدهای گردابه در زوایای حمله °20°≤α≤0 بررسی شده­است. استفاده از پراب پنج حفره در مطالعه حاضر به بررسی فیزیک اثر چیدمان­های مولدهای گردابه روی ساختار گردابه­های تشکیل­شده در اطراف جسم تقارن محور کمک نمود. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می­دهد که استفاده از مولدهای گردابه با چیدمان چرخش     غیرهم­راستا باعث کاهش قدرت گردابه، اندازه ابعاد گرادبه­های عرضی و نیروی پسا می­شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation of the Effects of Arrangement of Vortex Generators on Behavior of a Vortical Flow around an Axisymmetric Body

نویسنده [English]

  • Amir hamzeh Farajollahi
Faculty of Mechanical Engineering Department Imam Ali University
چکیده [English]

Axisymmetric bodies, like submarines, at high angles of attack have been characterized by three-dimensional boundary layer separation and large vortical structures, which have an important effect on forces and moments. This vortical flow affects acoustics, drag, and maneuverability. A suitable way to reduce the effect     of this separated and vortical flow is to use vortex generators, which have different arrangements, such as     counter-rotating and co-rotating. The present study aimed to investigate flow field around a standard model employing vortex generators with different arrangements, using a five-hole probe at 0°≤ α ≤20°. Application of five hole probe method can help to precisely study the structure of vortical flow field. The results show that counter-rotating vortex generators do indeed significantly reduce the strength of vortex, size of cross-flow vortices, and drag force.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Arrangement of Vortex Generator
  • Co-Rotating
  • Counter-Rotating
  • Five-Hole Probe

مراجع

1. Anderson, J.D., “Fundamentals of Aerodynamics”, Third Ed., McGraw-Hill, NY., 2001.
2. Anand, U., Sudhakar, Y., Thileepanragu, R., Gopinathan V.T., and Rajasekar R. “Passive Flow Control over NACA0012 Aerofoil, Using Vortex Generators”, The Int. Conf. Fluid Mech. and Fluid Power, December 16-18, IIT Madras, Chennai, India. FMFP10-FP-12, 2010.
3. Gursul, I., Vardaki, E., Margaris, P., and Wang Z. “Control of Wing Vórtices”, The Int. Conf., First Active Flow Control, Berlín, Germany, September 27-29, 2006.
4. Heine B., Mulleners K., Gardner A., and Mai H. “On the Effects of Leading Edge Vortex Generators on an OA209 Airfoil”, The Int. Conf. ODAS, Berlin, Germany, 8 october, 2009.
5. Shan, H., Jiang, L., Liu, C., Love, M., and Maines B. “Numerical Study of Passive and Active Flow Separation Control over a NACA0012 Airfoil”, J. Comput. Fluids, Vol. 37, No. 8, pp. 975-992, 2008.
6. Juan, S. Delnero, J., Maranon D.L., and Bacchi, F., “Experimental Determination of the Influence of Turbulent Scale on the Lift and Drag Coefficients of Low Reynolds Number Airfoils”, J. LAAR., Argentina,  Vol. 35, No. 2, pp.183-188, 2005.
7. Van der, Burg, J.W., Maseland, J.E.J., and Brandsma, F.J. “Low Speed Maximum Lift and Flow Control”, J. AST, Vol. 8, No.2, pp. 389-400, 2004.
8. Dehghan Manshadi, M., Hejranfar, K., and Farajollahi, A.H. “Numerical and Experimental Investigation of Effect of Vortex Generators on Flow over Suboff Bare Hull Model”, MM Eng., Vol. 15, No. 6, pp. 81-90, 2015 (In Persian).
9. Dehghan Manshadi, M., Hejranfar, K., and Farajollahi, A.H. “Effect of Vortex Generators on Hydrodynamic Behavior of an Underwater Axisymmetric Hull at High Angles of Attack”, J. Vis., Vol. 20, No. 3, pp. 559-579, 2017.
10. Dehghan Manshadi, M., Hejranfar, K., and Farajollahi, A.H. “Numerical and Experimental Investigation of Hydrodynamic Behavior of a Horseshoe Vortex around a Sail”, J. M.E., Vol. 12, No. 24, pp. 1-11, 2017 (In Persian).
11. Ekaterinaris, J.A. “Prediction of Active Flow Control Performance on Airfoils and Wings”, J. A.S. & Tech., Vol. 8, No. 3, pp. 401–410, 2004.
12. Camocardi, E.M., Francois, G.D., Mariano, A.M., Martinez, and Colman, J. “Vortex Generator Effect on Low Reynolds Number Airfoil in Turbulent Flow”, J. BBAA., Italy, Vol. 2, No. 1, pp. 50-65, 2012.
13. Gursul, I., Vardaki, E., Margaris, P., and Wang, Z. “Control of Wing Vórtices”, The Int. Conf. First Active Flow Control, Berlín, Germany,      pp. 27-29, 2006.
14. Dehghan Manshadi, M., Farajollahi, A.H., and  Janipour, H. “Experimental Investigation of Behavior Vortical Flow around an Axisymmetric Streamlined Vehicle, Using the Five Hole Probe”, J. Mech.T.U., Vol. 46, No. 4, pp. 103-111, 2017 (In Persian).
15. Treaster, A.L. and Yocum, A.M. “The Calibration and Application of five-hole Probes”, ISA Transactions, Vol. 18, No. 3, 1979.
16. Zhi-Hua, L., Xiong, Y., Wang, Z., and Cheng-xu, T. “Experimental Study on Effect of a New Vortex Control Baffler and Its Influencing Factor”, J. Chin. Ocean Eng., Vol. 25, No.1, pp. 83-96, 2011.
17. Sakthivel, R., Vengadesan, S., and Bhattacharyya, S.K. “Application of Non-linear κ-ε Turbulence Model in Flow Simulation over Underwater Axisymmetric Hull at Higher Angle of Attack”, J. NAM Eng., Vol, 8, No.3, pp. 149-163, 2011.
18. Alin, N., Bensow, R.E., Fureby, C., Huuva, T., and Svennberg, U. “Current Capabilities of DES and LES for Submarines at Straight Course”, J. SR., Vol. 54, No. 3, pp. 184-196, 2010.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 مهر 1397
  • تاریخ پذیرش: 10 آذر 1397
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار