بررسی عددی و تجربی روش برآمدگی‌های موجی شکل همزمان در بهبود عملکرد آیرودینامیکی ملخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری،دانشگاه جامع امام حسین (ع)،تهران، ایران

2 استادیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)،تهران، ایران

3 دانشیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)،تهران، ایران

چکیده

بهبود عملکرد ملخ به عنوان یکی از اجزاء اصلی پیشران پرنده‌ها همواره در حال توسعه قرار دارد. در این میان استفاده از راهکاری با قابلیت استفاده‌ در گستره‌ی بالایی از انواع ملخ‌ و با امکان حفظ پارامترهای طراحی اولیه مفید است. در این تحقیق بررسی روش بهبود بازدهی لبه‌های موجی شکل همزمان با ایده‌ی اولیه‌ی الهام از طبیعت و مبنای ایجاد تغییر گام ذاتی در طول پره‌ی ملخ چوبی با قطر 7/45 سانتی‌متر مبتنی بر روش‌های عددی و تجربی انجام شده است. در روش عددی از راهکار شبیه‌سازی قاب مرجع چرخان و حل معادلات ناویر-استوکس تراکم پذیر پایا با محاسبه‌ی عبارات تنش در معادله‌ی مومنتوم از روش میانگین عدد رینولدز و روابط K-ω-SST استفاده شده است. این تحلیل ضمن بررسی استقلال نتایج از ابعاد و تعداد المان محاسباتی میدان‌های با قاب مرجع چرخان و ثابت اطراف ملخ نسبت به نتایج، دقت مناسبی در تخمین ضرائب عملکردی در مقایسه با آزمایش تجربی داشته است. آزمایش تجربی در تونل باد زیر صوت مرکز تحقیقات آیرودینامیک قدر با نسبت سطح ملخ به مقطع آزمون 2/0 برای محدوده‌ای از نسبت‌ پیشروی عملکردی ملخ انجام شد. داده برداری ضریب گشتاور و تراست با استفاده از بالانس متصل به موتور براشلس نسبت به تغییرات سرعت چرخش و سرعت جریان در تونل باد انجام شده است. نتایج افزایش بازدهی ملخ با مقادیر طول موج 10 میلی متر و دامنه‌ی 5 درجه در مقایسه با ملخ اولیه معادل 5/5 درصد در نسبت پیشروی مطابق با محدوده‌ی پروازی را نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical and experimental investigation of synchronic wavy tubercles method in improving propeller aerodynamic performance

نویسندگان [English]

  • Amirhossein hossein 1
  • Alireza Rabiee 2
  • Farhad Ghadak 3
1 PhD student, Imam Hossein University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Imam Hossein University, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Imam Hossein University, Tehran, Iran
چکیده [English]

This research focuses on enhancing propeller performance, a crucial aspect of avian propulsion systems. The goal is to find a solution that can be applied to various propeller types without altering their original design. The study explores a method to increase the efficiency of wavy edges, inspired by nature. This involves creating an inherent pitch change along a 45.7 cm diameter wooden blade. The investigation uses both numerical and experimental methods. The numerical approach involves simulating a rotating reference frame and solving the Navier-Stokes equations. The stress expressions in the momentum equation are calculated using K-ω-SST method. The analysis has shown good accuracy in estimating performance coefficients compared to the experimental test. The experimental test was conducted in a subsonic wind tunnel. The ratio of the propeller surface to the test section was 0.2, covering a range of the propeller’s functional advance ratio. Data acquisition of torque and thrust coefficient was done using a balance connected to a brushless motor. The results showed an increase in propeller efficiency with certain wavelength values and amplitude, compared to the original propeller. This equates to a 5.5% increase in the advance ratio according to the flight range.

کلیدواژه‌ها [English]

  • propeller performance improvement
  • Synchronic wavy tubercles
  • Computational fluid dynamic
  • Experimental aerodynamic

Smiley face

دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 33
بهار و تابستان 1403
مرداد 1403
  • تاریخ دریافت: 29 اسفند 1402
  • تاریخ بازنگری: 19 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش: 03 تیر 1403
  • تاریخ انتشار: 01 مرداد 1403