1
دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء(ص)- دانشکده مهندسی مکانیک
2
دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء(ص)
3
دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء (ص)
چکیده
هنگامی‌که بال هواپیما در مسیر جریان هوا قرار میگیرد به دلیل اثرات سطحی، لایه مرزی در نزدیکی سطوح آن ایجاد میشود. پدیده لایه مرزی بر عملکرد ایرفویل تأثیر گذاشته و اثرات بسیار مهمی بر ضرایب لیفت و درگ آن میگذارد، بهطوری که این پدیده سبب اعمال محدودیتهایی میشود که از افزایش عملکرد بال جلوگیری میکند. لذا برای دستیابی به شرایط بهینه لازم است که لایه مرزی تشکیل‌شده را با روشهایی کنترل کرد. در این مقاله با استفاده از ایجاد دیمپل (شیاری عمود) بر سطح بالایی ایرفویل NACA0012، کنترل جریان مکشی ایجاد شده و عملکرد بال هواپیما در دو حالت دوبعدی و سه‌بعدی و تحت زوایای حمله و سرعتهای جریان آزاد مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور شبیهسازی لازم با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت و با استفاده از مدل آشفتگی سه معادلهای K-Kl-ω انجام شده است. عرض شیار ایجادشده 5/2 درصد طول وتر ایرفویل، محل قرارگیری شیار 10 درصد از طول وتر (از لبه حمله ایرفویل) و سرعت مکش نصف سرعت آزاد در نظر گرفته شده است. نتایج به‌دستآمده نشان میدهد که با ایجاد جریان مکشی در سطح بال میتوان ضریب لیفت را افزایش داده و ضریب درگ را کاهش داد که باعث به تأخیر افتادن جدایش جریان گردیده و متعاقباً میتوان زوایای حمله و همچنین سرعت جریان آزاد مناسب را جهت بهبود پرواز هواپیمای بدون سرنشین انتخاب نمود.
Dantsker, O. and Moiz, V. "Comparison of Aerodynamic Characterization Methods for Design of Unmanned Aerial Vehicles", 2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting, Kissimmee, Florida, USA, 2018.##
Fish, F. E. and Battle, J. M. "Hydrodynamic Design of the Humpback Whale Flipper", J. Morphol., Vol. 225, pp. 51-60, 1995.##
Shan, H., Jiang, L., Liu, C., Love, M., and Maines, B. "Numerical Study of Passive and Active Flow Separation Control Over a NACA0012 Airfoil", Computer.fluid. J., Vol. 37, pp. 975-992, 2008.##
Lam, K. and Lin, Y. "Effects of Wavelength and Amplitude of a Wavy Cylinder in Cross-Flow at Low Reynolds Numbers", J. Fluid. Mech., Vol. 620, pp. 195-220, 2009.##
Luo, H., Qiao, W., and Xu, K. "Passive Control of Laminar Separation Bubble with Span Wise Groove on a Low-Speed Highly Loaded Low-Pressure Turbine Blade", J. Therm. Sci., Vol. 18, pp. 193-201, 2009.##
Do, T., Chen, L., and Tu, J. "Numerical Study of Turbulent Trailing-Edge Flows with Base Cavity Effects Using URANS", J. Fluid. Struct., Vol. 26, pp. 1155-1173, 2010.##
Xie, Y., Chen, J., Qu, H., Xie, G., Zhang, D., and Moshfeghi, M. "Numerical and Experimental Investigation on the Flow Separation Control of S809 Airfoil with Slot", Math. Problem. Eng., Vol. 13, pp 1-14, 2013.##
Livya, E., Anitha, G., and Valli, P. "Aerodynamic Analysis of Dimple Effect on Aircraft Wing", International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, Vol. 9, no. 2, 2015.##
Wang, Y. "Aerodynamic Effect of 3D Pattern on Airfoil", Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering., Vol 39, no. 3, pp. 537-545, 2015.##
Brehm C., Mack S., and Gross, A. "Fasel HF Investigations of an Airfoil at Low Reynolds Number Conditions", Proc. Int. Conf. Flow Control, AIAA 2008-3765, Seattle, Washington, 2008.##
Yousefi, K., Saleh, R., and Zahedi, P. "Numerical Study of Blowing and Suction Slot Geometry Optimization on NACA 0012 Airfoil", J. Mech. Sci. Technology., Vol 28, no. 4, pp. 1297–1310, 2014.##
Yousefi, K. and Saleh, R. "Three-Dimensional Suction Flow Control and Suction Jet Length Optimization of NACA 0012 Wing", Meccanica, Vol 50, pp. 1481-1494, 2015.##
Aftab, S., Mohd, K., Razak, N., and Ahmad, K. A. "Turbulence Model Selection for Low Reynolds Number Flows", PLOS One, Vol. 11, no. 4, pp 1-15, 2016.##
Choudhry A., Arjomandi M., and Kelso R., "A Study of Long Separation Bubble on Thick Airfoils and its Consequent Effects", Int. J. Heat. Fluid. Fl., Vol. 52, pp. 84–96, 2015.##
Gad-el-Hak M., "Flow Control: Passive, Active, and Reactive Flow Management", Cambridge University Press, England, 2007.##
Walters, D. K. and Leylek, J. H. "A New Model for Boundary Layer Transition Using a Single-Point RANS Approach", J. Turbomachinery., Vol, 126, pp. 193- 202, 2005.##
Dannenberg, R. E. and Weiberg, J. A. "Section Characteristics of a 10.5 % Thick Airfoil with Area Suction as Affected by Chordwise Distribution of Permeability", NACA Technical Note 2847, 1952.##
Critzos, C. C., Heyson, H. H., and Boswinkle, W., "Aerodynamics Characteristics of NACA0012 Airfoil Section at Angle of Attacks from 0° to 180°", NACA Technical Note 3361, 1955.##
Jacobs, E. and Sherman, A., "Airfoil Section Characteristics as Affected by Variations of the Reynolds Number", NACA Report No.586-231, 1937.##
رنجبر, محمدعلی, برخورداری, هوشنگ, & محمودی طرقی, رضا. (1399). شبیهسازی و تحلیل اثر دیمپل بر عملکرد آیرودینامیکی جریان حول باله‌های هواپیمای بدون سرنشین. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 9(1), 17-28.
MLA
محمدعلی رنجبر; هوشنگ برخورداری; رضا محمودی طرقی. "شبیهسازی و تحلیل اثر دیمپل بر عملکرد آیرودینامیکی جریان حول باله‌های هواپیمای بدون سرنشین". مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 9, 1, 1399, 17-28.
HARVARD
رنجبر, محمدعلی, برخورداری, هوشنگ, محمودی طرقی, رضا. (1399). 'شبیهسازی و تحلیل اثر دیمپل بر عملکرد آیرودینامیکی جریان حول باله‌های هواپیمای بدون سرنشین', مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 9(1), pp. 17-28.
VANCOUVER
رنجبر, محمدعلی, برخورداری, هوشنگ, محمودی طرقی, رضا. شبیهسازی و تحلیل اثر دیمپل بر عملکرد آیرودینامیکی جریان حول باله‌های هواپیمای بدون سرنشین. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 1399; 9(1): 17-28.
)
