آیروالاستیک حول یک ایرفویل زبر در جریان گذرصوتی آشفته ناپایا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد ، مشهد ، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ، ایران

چکیده

در این پژوهش، اثر زبری و سختی بر آیروالاستیک یک ایرفویل نوسانی در جریان آشفته گذرصوتی ناپایا مورد بررسی شده است. در این تحقیق، برای حل معادلات ناویراستوکس، از روش حجم محدود برای گسسته سازی برمبنای الگوریتم فشار مبنا، اسکیم مرتبه بالا برای محاسبه ترم جابجای و مدل توربولانسی کی-اپسلون استفاده شده است. برای این منظور ، رفتار سیال و سازه در هر گام زمانی جداگانه حل می‌شود و تأثیر هر یک بر روی دیگری در نظر گرفته می‌شود. در این شبیه سازی دوبعدی برای محاسبه ترم‌های جابجایی از اسکیم مرتبه بالایی بر مبنای متغیرهای بی بعد شده و برای شبیه سازی ایرفویل نوسانی، از تکنیک بردار سرعت ورودی نوسانی استفاده شده است. معادلات حرکت دوبعدی، از ترکیب معادلات لاگرانژی سازه با معادلات آیرودینامیکی بدست می‌آیند. نتایج اعتبارسنجی تطابق خوبی را نشان می‌دهد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که قدرت موج ضربه ای در ایرفویل با سطح زبر ضعیف تر شده، موج ضربه ای به سمت لبه فرا حرکت کرده و نوسانات ایرفویل کاهش می یابد. همچنین با افزایش سختی سازه‌ای، میرایی نوسانات افزایش و پسا کاهش می یابد.

کلیدواژه‌ها

Smiley face

مراجع

  1. Fung, Y.C. "An Introduction to the Theory of Aeroelasticity”, Courier Dover Publications, 2008.
  2. Lapointe, S. and Dumas, G. “Numerical Simulations Of Self-Sustained Pitch–Heave Oscillations of a NACA 0012 Airfoil”, in 20th Annual Conference of the CFD Society of Canada, 2012.
  3. Mowat, A., Malan, A., Van Zyl, L. H., and Meyer, J. “Hybrid Finite-Volume-ROM Approach to Non-Linear Aerospace Fluid-Structure Interaction Modelling”, Proc. Internationl Forum Aeroelasticity and Structural Dynamic (IFASD), Paris, France, 26-30 joun 2011.
  4. Zorkipli, M.K.H.M. and Razak, N.A. “Simulation of Aeroelastic System with Aerodynamic Nonlinearity”, Proc. International Conference On Vibration, Sound and System Dynamic (ICVSSD), Penang, 2 August 
  5. Unger, R., Haupt, M., Horst, P., and Windte, J. “Structural Design and Aeroelastic Analysis of an Oscillating Airfoil for Flapping Wing Propulsion”, in 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, pp. 306, 2008.
  6. Riso, C., Riccardi, G., and Mastroddi, F. “Nonlinear Aeroelastic Modeling via Conformal Mapping and Vortex Method for a Flat-Plate Airfoil in Arbitrary Motion”, J. Fluids. Struct. Vol. 62, pp. 230-251, 2016.
  7. Medjroubi, W., Stoevesandt, B., Carmo, B., and Peinke, J. “High-Order Numerical Simulations of the Flow Around a Heaving Airfoil”,Comput. Fluids. Vol. 51, No. 1, pp. 68-84, 2011.
  8. Yuan, W., Wang, B., and Poirel, D. “Numerical Simulations of Self-Sustained Aeroelastic Oscillations at Low Reynolds Numbers”, in 28th ICAS, Brisbane, Australia, 2012.
  9. Banavara, K. and Dimitrov, D. "Prediction of Transonic Flutter Behavior of a Supercritical Airfoil Using Reduced Order Methods”, New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics IX, pp. 365-373, Springer, 2014.
  10. Akkala, , Eslam Panah, A., Goodman, B., and Buchholz, J. “Vortex Dynamics and Performance of a Flexible Plunging Airfoil”, in 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, pp. 835, 2013.
  11. Razak, N.A., Andrianne, T., and Dimitriadis, G. “Flutter and Stall Flutter of a Rectangular Wing in a Wind Tunnel”, AIAA J. Vol. 49, No. 10, pp. 2258-2271, 2011.
  12. Walker, W.P. and Patil, M.J. “Unsteady Aerodynamics of Deformable Thin Airfoils”, J. Aircr. Vol. 51, No. 6, pp. 1673-1680, 2014.
  13. Williams, M. “Linearization of Unsteady Transonic Flows Containing Shocks”, AIAA J. Vol. 17, No. 4, pp. 394-397, 1979.
  14. Kazem, M.R., Mirzavand Borujeni, B., and Khojasteh, Z. “Investigation of Nonlinear Aeroelastic Behavior of Airfoil Despite Flow Separation Based on Third Degree Static Fatigue Model”, Mechanical Engineering Modares, Iran Vol. 16, No. 12, pp. 300-308, 2016. (in persian)
  15. Razavi, S.I. and Neghaban, M.H. “Numerical Investigation of the Flow Behavior Around the Elastic Deformable Airfoil in the Chord Direction”, Journal of Amirkabir Mechanical Engineering, Vol. 51, No 6, pp. 1411-1426, 2019.
  16. Bai, T., Liu, J., Zhang, W., and Zou, Z. “Effect of Surface Roughness on the Aerodynamic Performance of Turbine Blade Cascade”, Propuls. Power Res. Vol. 3, No. 2, pp. 82-89, 2014.
  17. Bouhelal, A., Smaïli, A., Masson, C., and Guerri, O. “Effects of Surface Roughness on Aerodynamic Performance of Horizontal Axis Wind Turbines”, in Proc. The 25th Annual Conference of the CFD Society of Canada, University of Windsor, pp. 18-21, 2017.
  18. Sagol, E., Reggio, M., and Ilinca, A. “Issues Concerning Roughness on Wind Turbine Blades”, Renew. Sust. Energ. Rev. Vol. 23, pp. 514-525, 2013.
  19. Mendez, B. and Munduate, X. “Study of Distributed Roughness Effect Over Wind Turbine Airfoils Performance Using CFD”, in 33rd Wind Energy Symp, 2015.
  20. Yang, , Chin, S., and Swithenbank, J. “On the Modelling of the K-Equation for Compressible Two-Equation Turbulence Model”, Symposium on Aeropropulsion, NASA CP-3078, 1991.
  21. Flow”, Numerical Methods in Laminar and Turbulent Flow. Vol. 7, pp. 266-276, 1991.
  22. Narayan, J. and Sekar, B. “Computation of Turbulent High Speed Mixing Layers Using a
  23. Liu, S. and Qin, N. “Modelling Roughness Effects for Transitional Low Reynolds Number Aerofoil Flows”, Proc. IMechE Part G: J. Aerospace Engineering, Vol. 229, No. 2, pp. 280–289, 2015.
  24. Issa, I. “Solution of the Implicitly Discretised Fluid Flow Equations by Operator-Splitting”, J. Comput. Phys. Vol. 62, No. 1, pp. 40-65, 1986.
  25. Launder, B.E. and Spalding, D.B. "The Numerical Computation of Turbulent Flows Numerical Prediction Of Flow”, Heat Transfer, Turbulence and Combustion, eds Pataqnkar S.V., Pollard A., Singhal and Pratap Vanka S., Elmstord, New York, Pergamon Press, Ltd. 96-116, 1983.
  26. Landon, R. “NACA 0012 Oscillatory and Transient Pitching”, In Aircraft Research Association Ltd Bedford (United Kingdom), 2000.
  27. Korotkin, A.I. "Added Masses of Ship Structures”, Springer Science & Business Media, 2008.

 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 09 خرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 30 آبان 1400
  • تاریخ پذیرش: 20 دی 1400
  • تاریخ انتشار: 01 اسفند 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار