بررسی عددی اثر صدمه ناشی از اصابت گلوله بر روی بال هواپیما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی (ع)

2 دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی

3 پژوهشکده هوافضا، تهران، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، با استفاده از نرم‌افزارAnsys-Fluent،شبیه‌سازیسه‌بعدی جریان عبوری از روی دو نمونه بال سالم و بالآسیب‌دیده ستاره­ای شکل ناشی از اصابت گلوله با فرض جریان ناپایا، تراکم- ناپذیر و لزج صورت گرفت تا اثرات ناشی از وجود آسیب روی بال بر روی ضرایب و عملکرد آیرودینامیکی مانند ضرایب برآ و پسا مشاهده گردد. جهت انجام این مطالعه برای بال متشکل از ایرفویل مقدار عدد رینولدز برابر با در نظر گرفته شده است. پس از شبکه‌بندیو استقلال حل از شبکه، اعتبارسنجی نتایج صورت گرفته است. به‌دلیل آشفته بودن رژیم جریان، جهت بررسی دقیق مساله در نزدیک دیواره و لایه­های خارجی از مدل توربولانسی استفاده شده است. نوآوری تحقیق حاضر، علاوه بر مدل توربولانسیاشاره شده، از مدل­های توربولانسی و  نیز جهت شبیه‌سازی مساله استفاده گردیده و به بررسی تفاوت­های ناشی از به‌کارگیری آنان پرداخته شده است. نتایج عددی با نتایج معتبر موجود اعتبارسنجی شده و تطابق خوبی بین این دو مشاهده گردید. سپس نتایج عددی حاصل نشان می­دهند که صدمه ستاره­ای روی بال منجر به کاهش نیروی برآ، افزایش نیروی پسا و در نتیجه کاهش عملکرد آیرودینامیکی بال می­گردد. همچنین نتایج نشان دادند که با افزایش زاویه حمله، صدمه ستاره­ای روی بال به شدت نیروی پسا را افزایش و نیروی برآ را کاهش می­دهد.

کلیدواژه‌ها


[1] Scott, D., Westkaemper, J., Sigal, A., and Stearman. R. “The Influence of Ballistic Damage on the Aeroelastic Characteristics of Lifting Surfaces”, AFOSR TR-80-0220, 1979.##
[2] Render, P.M., Silva, S., Walton, A.J. and Mani, M. "Experimental Investigation Into the Aerodynamics of Battle Damaged Airfoils", J. Aircraft,Vol. 44, no. 2, pp. 539-549, 2007.##
[3] Saeidi, M., Ajalli, F. and Mani, M. “A Comprehensive Numerical Study of Battle Damage and Repairs Upon the Aerodynamic Characteristics of an Aerofoil”, Aeronaut. J.,Vol. 114, no. 1158, pp. 469-484, 2010.##
[4] Marzabadi, F., Boroumand, B., Mani, M. and Ajalli, F. “Aerodynamic Investigation of a Damaged Airfoil with Wall Effects”, Transaction B: Mechanical Engineering, Vol. 17, no. 5, pp. 3395-405, 2010.##
[5] Marzabadi, F., Boroumand, B., Mani, M. and Ajalli, F. “Aerodynamic Investigation of a Damaged Airfoil with Wall Effects”, Transaction B: Mechanical Engineering, Vol. 17, no. 5, pp. 3395-405, 2010.##
[6] Yahyavi, M., Mani, M. and Naddaf, H. “Numerical Investigation on Aerodynamic Characteristics of Damaged Infinite Wings with Variation in Penetration Angle”, Journal of Aerospace Technology and Management, Vol. 12, no. 4120, 2020.##
[7] Render, P. M. and Pickhaver, T. W. “The Influence of Hole Orientation on the Aerodynamics of Battle Damaged Wings”, Paper presented 30th AIAA Applied Aerodynamics Conference. AIAA; New Orleans, USA, 2012.##
[8] Hayes, C. “Effects of Simulated Wing Damage on the Aerodynamic Characteristic of Swept Wing Airplane Model”, Hardpress, NASA, TMX-1550, United States, 1968.##
[9] Spearman, M.L. “Wind Tunnel Studies of the Effects of Simulated Damage on the Aerodynamic Characteristics of Aeroplanes and Missiles”,Hardpress, NASA Tm-84588, United States, 1982.##
[10]  Render, P.M. “Aerodynamics of Battle Damaged Wings-the Influence of Flaps, Camber and Repair Schemes”, AIAA-2005 4721, 23rd AIAA Applied Aerodynamics Conf., Toronto, Ontario, 2005.##
[11] Robinson, K. W. and Leishman, J.G. “The Effect of Ballistic Damage on the Aerodynamic of Helicopter of Rotor Airfoils”, J. Aircraft, Vol. 35, n. 5, pp.695-703, 1998.##
[12] Mani, M. and Render, P. M. “Experimental Investigation Into the Aerodynamics Characteristics of Airfoils with Triangular and star Shaped through Damage”, AIAA-2005-4978, The 23rd AIAA Applied Aerodynamics Conf., Toronto, Ontario, 2005.##
[13] Wilcox, D. C. “Turbulence Modeling for CFD, DCWIndustries”, Los Angeles, Calif, USA, 2nd edition, 2004.##
[14] Yin, J.-L.,Wang, D.-Z.,Wu, Y.-L. and Walters, D. K. “A Modifiedk-𝜀 Model for Computation of Flows with Large Streamline Curvature”, Adv. Mech. Eng., Vol. 5, p. 592420, 2013.##
[15] Gu, X., Yin, J., Liu, J. and Wu, Y. “A Nonlinear k - 𝜀 Turbulence Model Applicable to High Pressure Gradient and Large Curvature Flow”, Math. Probl. Eng. 2014.##
[16] Körpe, D. S., Kanat, Ö. Ö. and Oktay, T. “Başlangıç y Plus Değerinin Etkileri: γ-Reθ SST Türbülans Modeli Kullanılarak 3D NACA 4412 Kanadının Sayısal Analizi”, European Journal of Science and Technology, Vol. 17, no. 3, pp. 692–702, 2019.##
[17] Farajollahi, A.H., Yazdani, Kh. and Naderi, A.A.“The Effect of the Geometric Parameters of the Fin on Aerodynamic Performance of Missile”, Fluid Mechanics & Aerodynamics Journal, Vol. 8, no. 2, pp. 141-151, 2020, (In Persian).##
[18] Ramezanizadeh, M. and Mohammadi, H. “Numerical Investigation of Aeroacoustic Phenomenon Flow over Tailless, Double,and Diamond Delta Wings, UsingLarge Eddy Simulation”, Fluid Mechanics & Aerodynamics Journal, Vol. 5, no. 1,pp. 1-15, (In Persian).##
[19] DehghanManshadi, 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, p.p. 559-579, 2017.##
[20] Heydari, A. and Pirhayati, Y.  ““The Effect of Oscillating Flows on Aerodynamic of Two Airfoils in Tandem, Journal of Mechanical Engineering and Vibration, JVIBME_Vol. 6, no. 3,pp. 24-29, 2015, (In persian).##