بررسی، شبیه‌سازی و اعمال اثرات مقیاس هندسی در تخمین و محاسبات ضرایب آیرودینامیکی ایرفویل NACA 0012 از مقیاس تونل باد به ابعاد واقعی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان رشته‌ای، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

doi
10.22044/jsfm.2023.13300.3757
چکیده

بررسی و مطالعه اثرات مقیاس مدل بر تست‌های آیرودینامیکی مدل مقیاس به‌منظور تعمیم آن به مقیاس واقعی، با توجه به تأثیر مستقیم بر عملکرد سیستم پروازی، بسیار حائز اهمیت است. هدف پژوهش حاضر مطالعه و شبیه‌سازی CFD مدل‌های مقیاس آیرودینامیکی ایرفویل NACA 0012 باهدف استخراج اثرات تغییرات مقیاس هندسی و ارائه متدولوژی اعمال این اثرات بر عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل است. از نرم‌افزار تجاری Ansys Fluent 2019 R3 به‌منظور شبیه‌سازی‌های CFD و مطالعه اثرات مقیاس بر عملکرد استفاده‌شده است. 16 سناریو مقیاس شامل تغییر عدد رینولدز و زوایای حمله با فرض عدد ماخ ثابت 0/256 است. طول کورد ایرفویل 50 سانتی‌متر (رینولدز 3 میلیون) به‌عنوان مدل مبنا در شبیه‌سازی‌ها در نظر گرفته‌شده است. میزان انحراف نتایج صحت‌سنجی شده برای ضرایب پسا و برآ به ترتیب 11 و 1 درصد است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که در زاویه حمله 10 درجه، افزایش 2 برابری طول ایرفویل (رشد رینولدز از 3 تا 6 میلیون) منجر به کاهش 7/92 درصدی در ضریب پسا، افزایش 1/25 درصدی در ضریب برآ و کاهش 18/30 درصدی در ضریب ممان پیچشی می‌شود. نصف شدن طول ایرفویل در زاویه حمله 15 درجه، افزایش 16/29، کاهش 3/49 و افزایش 9/22 درصدی مقادیر ضرایب پسا، برآ و ممان پیچشی را به دنبال دارد. از دستاوردهای مهم پژوهش حاضر معرفی و ارائه روابط و همبستگی‌هایی برای پارامترهای عملکردی آیرودینامیکی ضرایب پسا، برآ و ممان پیچشی برای هر یک از سناریوها برمبنای نتایج شبیه‌سازی‌ها است.