مطالعه عددی تأثیر سامانه پیشرانش بر مشخصه‌های آیرودینامیکی یک شناور اثر سطحی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

هدف اصلی در این پژوهش، بررسی عددی تأثیر برهمکنش میان سامانه پیشرانش با بخش‌های اصلی یک شناور اثر سطحی می‌باشد. بنابراین، تأثیر پارامترهایی نظیر زاویه حمله شناور، جهت چرخش سامانه پیشرانش و تغییر مکان افقی و عمودی سامانه پیشرانش بر کیفیت آیرودینامیکی وسیله و در نهایت پایداری طولی شناور مطالعه شده است. با استفاده از نرم‌افزار ANSYS-CFX، الگوریتم سیمپل برای در نظر گرفتن کوپل میدان سرعت و فشار و همچنین با توجه به وجود جدایش جریان به‌منظور پیش‌بینی رفتار آشفتگی، مدل آشفتگی k-ω SST به کار گرفته شده است. اعتبارسنجی روش عددی مورد استفاده در این پژوهش توسط مقایسه نتایج شبیه‌سازی و داده‌های تجربی برای یک ملخ سه پره صورت پذیرفته است، که این مقایسه بیانگر دقت بالای روش عددی مورد استفاده است. نتایج نشان می‌دهد که جهت چرخش ملخ تأثیر چندانی بر کیفیت آیرودینامیکی وسیله نداشته و در زاویه حمله 3 درجه بالاترین کیفیت آیرودینامیکی به‌دست آمده است. همچنین در هنگام نزدیک شدن ملخ به خط مرکزی شناور، نیروی پسای دم افقی افزایش و نیروی برآ کاهش و در نهایت سبب ناپایداری طولی شناور شده و بالعکس در تغییر مکان عمودی ملخ به سمت پایین، نیروی پسای دم افقی کاهش و نیروی برآ افزایش یافته و پایداری طولی شناور نیز افزایش پیدا کرده است.

کلیدواژه‌ها


  1. Bousquet J. M. and Gardarein, P. “Improvements on Computations of High Speed Propeller Unsteady Aerodynamics”, Aerospace Science and Technology. Vol. 7, pp. 465-472, 2003.##
  2. James,  L. T., John, W., Paulson, J., and Richard, J. M. “Powerd Low-Aspect-Ratio Wing-in-Ground-Effect (WIG) Aerodynamic Characteristics”, NASA- TM-78793, 1979.##
  3. Hirata, N. and Hino T. “Investigation of a Three-Dimensional Power-Augmented RAM Wing in Ground Effect”, 35th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, USA, 1997.##
  4. Kamyar, M. and Mohammadkhani, H. “Numerical Simulation Flow Around A Helicopter Rotor In Forward Fligth”; ISME,  Iran, 2002 (In Persian).##
  5. Javarshakian, M. H. and Saeedi, M. “Numerical Analysis of Aerodynamic Forces And Its Stresses on The Helicopter Rotor”, M.Sc Thesis, Tabriz University, Department of Mechanical Engineering, 2002 (In Persian).##
  6. Barber, T. “Aerodynamic Ground Effect: A Case Study of the Integration of CFD and Experiments”, Int. J. Vehicle Des., Vol. 40, no. 4, pp. 299-316, 2006.##
  7. Afshar, H. and Alishahi, M. H. “Numerical Investigation of Flow Around A WIG Craft In Free Fligth”; ISME,  Iran, 2004 (In Persian).##
  8. Shahramfar, V., Dehghan, M., and Kamali, J. “Aerodynamic Analysis of Flow Interaction Between Engine and Tail For a WIG Craft”, Proc. 15th Conf. Fluid Dymanic, Iran, 2012 (In Persian).##
  9. Tavakoli, M. and Seif, MS. “Static and Dynamic Stability Analysis of an WIG Craft Using Autowing Software”; Proc. 15th Conf. Marine Industries,  Iran, 2012 (In Persian).##
  10. Dakhrabadi, M. T. and Seif,  M. S. “Influence of Main and Outer Wings on Aerodynamic Characteristics of Compound Wing-in-Ground Effect”, Aerosp. Sci. Technol., Vol. 55, pp. 177-188, 2016.##
  11. Hwang, J. Y, Jung, M. K., and Kwon, O. J. “ Numerical Study of Aerodynamic Performance of a Multirotor Unmanned-Aerial-Vehicle Configuration”, J. Aircraft, AIAA Early Edition, Vol. 52, no. 3, pp. 839-846, 2015.##

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Jamei, S., Maimun, A., Mansor, S., Azwadi, N., and Priyanto, A., “Numerical Investigation on Aerodynamic Characteristics of Compound Wing-in-Ground Effect”, J. Aircraft, Vol. 49, no. 5, pp. 1297-1305, 2012.##
  2. Tahani, M., Bargestan, A., and Saboor, M. H. “Study on the Effects of Geometric Variation on the Aerodynamic and Static Stability Charectristics of a WIG Craft”, Journal of Solid And Fluid Mechanics, Vol. 4, pp. 75-78, 2013 (In Persian).##
  3. Heidarian, A., Ghassemi, H, and Liu, P. “Numerical Aerodynamic of the Rectangular Wing Concerning to Ground Effect”, American J. Mech. Eng., Vol. 6, no. 4, pp. 43-47, 2018.##
  4. Heidarian, A., Ghassemi, H., and Liu, P. “Investigation of The Effects of Micro-Riblet Film on the Wing In Ground Effect”, International J. Multidiciplinary Sci. & Eng., Vol. 9, no. 5, pp. 1-9, 2018.##
  5. Qin, Y., Liu, P, Qu, Q., and Zheng, Y. “Numerical Study of the Aerodynamic Forces and Flow Physics of the Delta Wing In Mutational Ground Effect”, Applied Aerodynamic Conference, Atlanta, Georgia, 2018.##
  6. Lee, J. “Computational Analysis of Static Height Stability and Aerodynamics of Vehicles With a Fuselage, Wing And Tail Ground Effect”, Ocean Eng., Vol. 168, pp. 12-22, 2018.##
  7. Lao, C. T. and Wong, T. T. “CFD Simulation of a Wing in Ground Effect UAV”, Proc. IOP Conf. Series, Material Science and Engineering, Vol. 370, no. 1, 2018.##
  8. Wei, H., Yu, P., and Li, L. “Ground Effects in the Stability of the Separated Flow Around NACA 4415 Airfoil at Low Reynolds Numbers”, Aerospace Science and Tecnology, Vol. 72, pp. 63-76, 2018.##
  9. Ansys Cfx-Solver Theory Guide, (2017), ANSYS, INC.##
  10. Aerodynamic Characteristics of a Three Blade Propeller Having NACA 10-(3) (08)-03 Blades”,  NASA Technical Reports Server, 1948.##