عملکرد متغیری ایرفویل‌های تداخلی-نوسانی و مکاشفه‌ای بر پتانسیل بال سنجاقک در بهبود بازده پیشرانش

نویسندگان

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

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

doi
10.22034/er.2025.2060656.1093
چکیده

این پژوهش با انجام شبیه‌سازی‌های عددی دقیق جریان در عدد رینولدز 33000، به بررسی کمی و عمیق تأثیر متغیرهای هندسی و آرایشی بر عملکرد ایرفویل‌های نوسانی NACA 0012، مشتقات آن، و یک ایرفویل زیست‌الهام سنجاقک می‌پردازد. نتایج بدست آمده نشان می‌دهند که در آرایش پشت سر هم، چیدمان بهینه با فاصله محوری دو نیم برابر طول وتر ایرفویل و اختلاف حالت‏ 90 درجه، ضریب برآی میانگین (Cl mean​)  ایرفویل جلویی را به میزان قابل توجهی 15% افزایش داده و در عین حال بازده پیشرانش سامانه‏ را در 85% بازده ایرفویل منفرد حفظ می‌کند. تجزیه و تحلیل تأثیر هندسه نشان داد که ضخامت 15% نسبت به 25%، Cl mean را 10% بهبود بخشیده و جدایش جریان را کاهش می‌دهد؛ در حالی که انحنا با وجود افزایش 20 درصدی ​ Cl mean، منجر به کاهش 12 درصدی ​Ct mean (از 0. 5 به 0. 44) و 8 درصدی ​Cp mean (از 0. 6 به 0. 552) می‌شود. همچنین، یک زاویة نصب 10 درجه برای ایرفویل جلویی در آرایش تاندم، ​Cd mean ایرفویل عقبی را 25% (از 0. 4 به 0. 3) کاهش داده و نیروی پیشران معادل 0. 02 (15% Cd منفرد) تولید می‌کند. ایرفویل زیست‌الهام سنجاقک با ساختار چین‌خورده خود، برتری محسوسی در تأخیر انداختن واماندگی تا زاویة حمله 20 درجه و افزایش 18 درصدی Cl (از 0. 908 به 1. 0718) نشان می‌دهد. در مقایسه کلی، ایرفویل منفرد NACA 0012  به طور میانگین Ct mean (0. 5 در مقابل 0. 41، 18% بیشتر)، ​Cl mean (8. 5 در مقابل 7. 58، 12% بیشتر) و Cp mean (0. 6 در مقابل 0. 51، 15% بیشتر) نسبت به متوسط عملکرد چیدمان‌های تاندم مورد بررسی، تولید می‌کند. این مجموعه دقیق از داده‌های کمی، چارچوبی مستحکم برای طراحی و بهینه‌سازی هدفمند سامانه‏‌های پیشرانش نوسانی با تمرکز بر کارایی بالا و تولید برآی مؤثر ارائه می‌دهد و سهم قابل توجهی در پیشبرد دانش دینامیک سیالات ناپایدار در این حوزه دارد.