بررسی عددی اثر مولدگردابه دوپره پاد چرخشی در حالت غیر فعال روی ایرفویل ناکا 2412

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردسی مشهد

2 استاد، گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردسی مشهد

چکیده

هدف پژوهش حاضر، بهبود عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل NACA 2412 است. بدین منظور از مولدگردابه پره‌های پاد چرخشی در حالت غیر فعال جهت تبدیل جریان آرام به آشفته استفاده شده‌است. این بررسی در سه مکان مختلف برروی ایرفویل، 20%، 30% و %40 طول وتر و در پنج ارتفاع مختلف، 2/0، 4/0، 6/0، 8/0 و 1 برابر ضخامت لایه‌مرزی انجام شده است. در ابتدا با استفاده از شبیه‌سازی عددی بر روی ایرفویل بدون مولدگردابه با مدل آشفتگی DES، نیروهای برآ و پسا و مشخصات جریان مانند مکان نقطه جدایش و ضخامت لایه‌مرزی محاسبه شده است. شبیه-سازی مولدگردابه بر روی ایرفویل با مدل آشفتگی SDES انجام شده‌است. نتایج بدست ‌آمده نشان دهنده کاهش جدایش جریان بر روی ایرفویل است. در حالتی که مولدگردابه در 20% طول وتر قرار می‌گیرد، زاویه واماندگی از 15 به 17 درجه رسیده و هنگامی که ارتفاع مولدگردابه برابر با ضخامت لایه‌‌مرزی باشد، نسبت برآ به پسا % 03/233 افزایش یافته است. اما در همین حالت، مولدگردابه سبب کاهش % 18/37 در نسبت برآ به پسا برای زاویه حمله صفر درجه می‌شود . لذا در زوایای حمله پایین مولدگردابه تاثیر عکس دارد اما در زوایای حمله بالا اگر مولدگردابه قبل از نقطه جدایش برروی ایرفویل قرار گیرد، تاثیر به‌سزایی دارد.

کلیدواژه‌ها


[1] Gad-el Hak M (2006) Flow control: Passive, active, and reactive flow management. Cambridge University Press.
[2] Lin JC (2002) Review of research on low-profile vortex generators to control boundary-layer separation. Prog Aerosp Sci 38(4-5): 389-420.
[3] Taylor HD (1947) The elimination of diffuser separation by vortex generators. Rep R-4012-3 United Aircraft Corporation Research Department.
[4] Schubauer GB, Spangenberg WG (1960) Spangenberg, Forced mixing in boundary layers. J Fluid Mech 8(1): 10-32.
[5] Kuethe AM (1972) Effect of streamwise vortices on wake properties associated with sound generation. J Aircraft 9(10): 715-719.
[6] Rao D, Kariya T (1988) Boundary-layer submerged vortex generators for separation control-an exploratory study. 1st National Fluid Dynamics Conference 3546.
[7] Lin JC, Howard FG, Selby GV (1990) Small submerged vortex generators for turbulent flow separation control. J Spacecraft Rockets 27(5): 503-507.
[8] Lin J, Howard F, Bushnell D, Selby G (1990) Investigation of several passive and active methods for turbulent flow separation control. 21st fluid dynamics, plasma dynamics and lasers conference 1598.
[9] Lin J, Howard F, Selby G (1991) Exploratory study of vortex-generating devices for turbulent flow separation control. 29th aerospace sciences meeting 42.
[10] Lin J (1999) Control of turbulent boundary-layer separation using micro-vortex generators. 30th Fluid Dynamics Conference 3404.
[11] Ashill P, Fulker J, Hackett K (2001) Research at DERA on sub boundary layer vortex generators (SBVGs). 39th aerospace sciences meeting and exhibit 887.
[12] Ashill P, Fulker J, Hackett K (2002) Studies of flows induced by sub boundary layer vortex generators (SBVGs). 40th AIAA Aerospace Sciences Meeting & Exhibit 968.
[13] Allan B, Yao CS, Lin J (2002) Numerical simulations of vortex generator vanes and jets on a flat plate. 1st Flow Control Conference 3160.
[14] Godard G, Stanislas M (2006) Control of a decelerating boundary layer. Part 1: Optimization of passive vortex generators. Aerosp Sci Technol 10(3): 181-191.
[15] Shan H, Jiang L, Liu C, Love M, Maines B (2008) Numerical study of passive and active flow separation control over a NACA0012 airfoil. Comput Fluids 37(8): 975-992.
[16] Gao L, Zhang H, Liu Y, Han S (2015) Effects of vortex generators on a blunt trailing-edge airfoil for wind turbines. Renew Energ 76: 303-311.
[17] Fouatih OM, Medale M, Imine O, Imine B (2016) Design optimization of the aerodynamic passive flow control on NACA 4415 airfoil using vortex generators. Eur J Mech B-Fluid 56: 82-96.
[18] Wang H, Zhang B, Qiu Q, Xu X (2017) Flow control on the NREL S809 wind turbine airfoil using vortex generators. Energy 118: 1210-1221.
[19] Mereu R, Passoni S, Inzoli F (2019) Scale-resolving CFD modeling of a thick wind turbine airfoil with application of vortex generators: validation and sensitivity analyses. Energy 187: 115969.
[20] Manolesos M, Papadakis G, Voutsinas S.G (2020) Revisiting the assumptions and implementation details   of the BAY model for vortex generator flows. Renew Energ 146: 1249-1261.
[21] Palanivendhan M, Chandradass J, Bannaravuri PK, Philip J, Shubham K (2021) Aerodynamic simulation of optimized vortex generators and rear spoiler for performance vehicles. Materials Today: Proceedings.
 [22] Anderson JDJ (2010) Fundamentals of aerodynamics. Tata McGraw-Hill Education.