بررسی عددی و بهینه‌سازی اسپینر ملخ هواپیمای هول‌دهنده در پهپادها

نویسندگان

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

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

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

doi
چکیده

نیروی پیشران در وسایل پرنده بدون سرنشین معمولاً توسط ملخ‌ها تأمین می‌شود. یک پرنده بدون سرنشین برای انجام‌ عملیات مختلف نیازمند بیشینه بودن نیروی پیشرانش و درعین‌حال کمینه بودن نیروی پسا است. عملکرد این وسیله پرنده می‌تواند تحت تأثیر اسپینر ملخ باشد. در صورت تحلیل صحیح از شکل آیرودینامیکی اسپینر،عملکرد ملخ می‌تواند بهبود یابد. در این تحقیق، طراحی آیرودینامیکی اسپینر مدنظرقرارگرفته و پارامترهای هندسی تأثیرگذار بر عملکرد پرنده مورد مطالعه قرار می‌گیرد. هدف نهایی، استفاده از اسپینر بهینه‌شده برای هواپیمای بدون سرنشین با ملخ دو پره‌ای است. این مهم با شناخت و بهینهیابی اجزای این دست از پرنده‌ها میسر می‌شود. ازاینرو در ابتدا شناخت و بررسی تأثیر هندسه اسپینر بر عملکرد آیرودینامیکی ملخ هول‌دهندهمورد بررسی قرار گرفت.سپس با شبیه‌سازی عددی بر پایه دینامیک سیالات محاسباتیوجود یا عدم وجود اسپینر مقایسه می‌شود. شبیه‌سازی عددی انجام‌شده در حالت گذرا و با در نظر گرفتن آشفتگی جریان به‌صورت سه‌بعدیانجام‌شده وبه‌منظور اعتبارسنجی حل عددی نیز نتایج حاصله با نتایج منتشرشده مقایسه می‌شود. انگیزه پژوهش پیش‌رو، بهبودپنج متغیر طراحی  (شعاع صفحه‌ مبنای اسپینر)،  (طول مبنای اسپینر)،  (فاصله خالی میان اسپینر و کویلینگ)،  (زاویه شیب مبنای اسپینر) و  (زاویه شیب کلاهک اسپینر) اسپینر ملخ هول‌دهنده و ارائه راهکارهایی برای انتخاب اسپینر مناسب توسط روشی کارآمد همچون تاگوچی، بوده است. این روند به‌گونه‌ای پیگیری شده است تا بازدهی مطلوبی برای ملخ حاصل گردد. در انتها این تلاش به بهینه‌سازی، طراحی و شبیه‌سازییک اسپینر با عملکرد بالاتر ختم شد. در نتیجه وسیله پرنده‌ با اسپینرپیشنهادشده برای ملخ آن از بازده پیشرانش و نیروی پسای بدنه مناسبی برخوردار می‌باشد.