بررسی عددی اثر جریان جت-جفت بر واماندگی دینامیکی یک ایرفویل ضخیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک،‌دانشکده مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

3 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی قوجان، قوچان، ایران

چکیده

واماندگی دینامیکی پدیده‌ای است که به‌واسطه ریزش گردابه­ها بر روی سطح مقطع بال نوسان کننده در زوایای حمله زیاد پدیدار می‌گردد. وقوع واماندگی دینامیکی باعث افت شدید در نیروی برآ و افزایش چشمگیر در نیروی پسا می‌شود. یکی از روش‌های کنترل جریان فعال برای مقابله با این پدیده، جریان جت-جفت می‌باشد. در این مقاله اثر کنترل جریان جت-جفت بر روی ایرفویل نوسانی ناکا 0025 در اعداد رینولدز مختلف بررسی شده است. برای حل عددی جریان سیال، معادلات ناویر-استوکس میانگین رینولدز، به‌صورت دوبعدی، تراکم ناپذیر، ناپایا و با مدل آشفتگی اس اس تی- کی امگا به کمک یک برنامه کامپیوتری خانگی حل گردیده است. برنامه کامپیوتری نوشته‌شده برای این مسئله با نتایج آزمایشگاهی موجود اعتبارسنجی و مطابقت خوبی مشاهده شده است.‌ به‌منظور بررسی اثرات کنترل جریان جت-جفت، سه ضریب ممنتوم مختلف 05/0، 07/0 و 08/0 روی ایرفویل مذکور و پنج عدد رینولدز 104×5، 104×5/7،  105، 105×5/1 و 105×3 بررسی گردیده است. مشاهده می‌گردد که در موارد بررسی شده، ایرفویل پایه در اعداد رینولدز کمتر از 105 رفتار متفاوتی نسبت به اعداد رینولدز بالاتر دارد؛ به‌طوری‌که به‌منظور حذف واماندگی آن نیاز به ممنتوم بیشتر جت یعنی مقدار 08/0 است درصورتی‌که در اعداد رینولدز بالاتر بررسی شده با اعمال ممنتوم 07/0 واماندگی به‌طور کامل حذف گردیده است.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Batill, S. and Mueller, T. "Experimental Studies of the Laminar Separation Bubble on a Two-Dimensional Airfoil at Low Reynolds Numbers", J. Fluid. Eng., Vol. 130, pp. 05110, 1980.##
  2. Mueller, T. J. and Batil, S. M. "Experimental Studies of Separation on a Two-Dimensional Airfoil at Low Reynolds Numbers", AIAA Journal, Vol. 20, pp. 457-463, 1982.##
  3. Srinath D. N. and Mittal, S. "Optimal Airfoil Shapes for Low Reynolds Number Flows", Int J Numer Methods Fluids, Vol. 61, pp. 355-381, 2009.##
  4. Rice, T. T. Taylor, K., and Amitay, M. "Quantification of the S817 Airfoil Aerodynamic Properties and their Control Using Synthetic Jet Actuators", Wind Energy, Vol. 21, No. 10, pp. 823-836, 2018.##
  5.  Yen, J. and Ahmed, N. A. "Enhancing Vertical Axis Wind Turbine by Dynamic Stall Control Using Synthetic Jets", J. Wind. Eng. Ind. Aerodyn, Vol. 114, pp. 12-17, 2013.##
  6. Salimipour, S. E. and Yazdani, Sh. "Dynamic Stall Control of a Low Reynolds Number Airfoil with a Separation Bubble Control Blade", Modares Mech. Eng, Vol. 15, No. 6, pp. 393-401, 2015. (in Persian).##
  7. Salimipour, E., Saeimoghaddam, M., and Yazdani, Sh. "Stall Flutter Control of a Wing Section by Leading Edge Modifications", J. Mech. Eng. Tech., Vol. 8, No. 1, pp. 1-17, 2016.##
  8. Salimipour, E. and Yazdani, S. " Improvement of aerodynamic performance of an offshore wind turbine blade by moving surface mechanism", Ocean Eng, Vol. 195, No. 1, pp. 106710, 2020.##
  9. Zha, G., Paxton, C., Conley, C. A., Wells, A., and Carroll, B. F. "Effect of Injection Slot Size on the Performance of Coflow Jet Airfoil", J. Aircraft, Vol. 43, pp. 987-995, 2006.##
  10. Zha, G. and Gao, W. "Analysis of Jet Effects on Co-Flow Jet Airfoil Performance with Integrated Propulsion System", 44th AIAA Aero. Sci. Meet, Reno, NV, United States, 2006.##
  11. Zha, G., Gao, W., and Paxton, C. D. "Numerical Simulation of Co-Flow Jet Airfoil Flows," 44th AIAA Aero. Sci. Meet, Reno, Nevada, 2006.##
  12. Zha, G., Gao, W., and Paxton, C. D. "Jet Effects on Coflow Jet Airfoil Performance", AIAA Journal, Vol. 45, pp. 1222-1231, 2007.##
  13. Zha, G. C., Carroll, B. F, Paxton, C. D., Conley, C. A., and Wells, A. "High-Performance Airfoil Using Coflow Jet Flow Control", AIAA Journal, Vol. 45, pp. 2087-2090, 2007.##
  14.  Wells, A., Conely, C., Carroll, B., Paxton, C., and Zha, G. C. "Velocity Field for an Airfoil with Co-Flow Jet Flow Control" 44th AIAA Aero. Sci. Meet, Reno, Nevada, 2006.##
  15. Abinav, R., Nair, N. R., Sravan, P., Kumar, P., and Nagaraja, S. R. "CFD Analysis of Co Flow Jet Airfoil", Ind. J. Sci. Tech., Vol. 9, No. 45, pp. 1-5, 2016.##
  16. Dano, B., Kirk, D., and Zha, G. "Experimental Investigation of Jet Mixing Mechanism of Co-Flow Jet Airfoil", 5th Flow Control Conf, 28 june-1 July 2010, Chicago, Illinois.##
  17. Lefebvre A. and Zha, G. C. "Co-Flow Jet Airfoil Trade Study Part I: Energy Consumption and Aerodynamic Efficiency", 32nd AIAA Appl. Aero. Conf, 16-20 June 2014, Atlanta, GA.##
  18. Lefebvre A. and Zha, G. C. "Cow-Flow Jet Airfoil Trade Study Part II : Moment and Drag", 32nd AIAA Appl. Aero. Conf,  16-20 June 2014, Atlanta, GA, 2014.##
  19. Xu, H. Y., Xing, S. L., and Ye, Z. Y. "Numerical Study of the S809 Airfoil Aerodynamic Performance Using a Co-Flow Jet Active Control Concept", J. Rene. Sustaiable Energy, Vol. 7, pp. 023131, 2015.##
  20. Ethiraj, S. "Aerodynamic Performance Analysis of a Co-Flow Jet Aerfoil Using CFD," Int.  Res. J. Eng. Tech., Vol. 4, No. 7, pp. 987-993, 2017.##
  21.  Mirhosseini, M. and Khoshnevis, A. B. "Effect of Adverse Pressure Gradient on a Fluctuating Velocity over the Co-Flow Jet Airfoil," Int. J. Mech. Mechatronics Eng, Vol. 10, pp. 1-5, 2016.##
  22. Siddanathi, S. L. "Application of Co-Flow Jet Concept to Aircraft Lift Increase," Int'l Journal of Advances in Mechanical & Automobile Engg, Vol. 3, pp. 24-27, 2016.##
  23. Satyajit D. and Rathakrishnan, E. "Experimental Study of Supersonic Co-Flowing Jet," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: J. Aero. Eng, Vol. 233, No. 4, pp. 1237-1249, 2018.##
  24.  Zha, G., Yang, Y., Ren, Y., and McBreen, B. "Super-Lift and Thrusting Airfoil of Coflow Jet Actuated by Micro-Compressors", Flow Control Conference, 25-29 June 2018, Atlanta, Georgia.##

 

 

 

 

 

 

 

  1. Li, K., Song, W. Xu, J. H., and Han, Z. h. "A Numerical Simulation Method of Co-Flow Jet Airfoil with Energy System inside the Duct", Flow Control Conference, 25-29 June 2018, Atlanta, Georgia.##
  2.  Ren Y., and Zha, G. "Simulation of 3D Co-Flow Jet Airfoil with Embedded Micro-Compressor Actuator", Flow Control I: Applications I, 8-12 January 2018, Kissimmee, Florida.##
  3. Yang Y. and Zha, G. "Improved Delayed Detached Eddy Simulation of Super-Lift Coefficient of Subsonic Co-Flow Jet Flow Control Airfoil", AIAA Aerospace Sciences Meeting, 8–12 January 2018, Kissimmee, Florida.##
  4. hnevis, A. B., Yazdani, S., and Salimipour, E. "Analysis of Co-flow Jet Effects on Airfoil at Moderate Reynolds Numbers", J. Theor. Appl. Mech., Vol. 58, No. 3, pp. 685-695, 2020.##
  5. Salimipour, E. "A Modification of the k-kL-ω Turbulence Model for Simulation of Short and Long Separation Bubbles", Comput. Fluids, Vol. 181, pp. 67–76, 2019.##
  6. Salimipour, S.E. and Teymourtash, A.R. "A Numerical Simulation and Operation Comparison of Two Sizes of Air Gun Pellets with 4.5 and 5.5 mm Calibers", Fluid Mech. and Aerodynamics, Vol. 3, No. 3, pp. 67–76, 2019.##
  7. Rajagopalan R. G. and Lestari, A. D. "RK-SIMPLER: Explicit Time-Accurate Algorithm for Incompressible Flows," AIAA Journal, Vol. 54, pp. 616-624, 2016.##
  8. Stone, H. L. "Iterative Solution of Implicit Approximations of Multidimensional Partial Differential Equations," SIAM J. Numer. Analys, Vol. 5, pp. 530-558, 1968.##
  9. Yarusevych, S., Sullivan, P. E., and Kawall, J. G. "Coherent Structures in an Airfoil Boundary Layer and Wake at Low Reynolds Numbers," Phys. Fluids, Vol. 18, pp. 044101, 2006.##

 

 

 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 خرداد 1398
  • تاریخ بازنگری: 24 مرداد 1399
  • تاریخ پذیرش: 04 بهمن 1399
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار