بررسی اثر سطح بر آیرودینامیک بالواره نزدیک دیواره در جریان نوسانی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، مرکز تحقیقات راهبردی انرژی و توسعه پایدار، واحد سمنان ، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

2 استادیار، گروه مکانیک، واحد سمنان ، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

چکیده

هنگامی که یک بال در نزدیکی یک سطح دیواره قرار می گیرد، دو پدیده رخ می دهد. یکی افزایش برآ و دیگری کاهش پسا که در نهایت موجب افزایش نسبت برآ به پسا می شود. این پدیده به نام اثر سطح یا اثر زمین شناخته می شود. در این مقاله یک شبیه‌سازی دو بعدی برای جریان‌های نوسانی در اطراف یک بالواره در نزدیک زمین انجام شده است. تاثیر فاصله بالواره، سرعت جریان نوسانی، فرکانس‌های مختلف و اثر متقابل هر کدام بر یکدیگر در فاصله دور و نزدیک از سطح، روی ضرایب آئرودینامیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. پس از بررسی استقلال از شبکه و اعتبار سنجی کار حاضر، جریان نوسانی گذرنده از روی بالواره NACA 4412به کمک نرم افزار فلوئنت شبیه سازی می شود. افزایش برآ در اثر گیر افتادن و فشرده شدن هوا بین سطح زیرین بال و دیواره می باشد. کاهش پسا نیز در اثر جت کنار دیواره که در توزیع فشار دم تاثیر گذاشته و آن را افزایش می دهد، بوجود می آید. در این تحقیق اثر دامنه و همچنین فرکانس نوسان جریان آزاد ورودی در فواصل مختلف نزدیک به سطح مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده در حالت ناپایا، با کاهش سرعت جریان آزاد ضریب برآ افزایش و ضریب پسا کاهش می یابد. همچنین با افزایش فرکانس جریان ورودی ضریب پسا کاهش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Wieselsberger C (1921) Wing Resistance near the Ground. NACA Technical Memorandum 77.

[2] Reid EG (1927) A full-scale investigation of ground effect. NACA Technical Report 265.

[3] Zhang X, Zerihan J (2002) Aerodynamics of a double element wing in groundeffect. 40th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, Nevada.

[4] Ahmed MR, Sharma SD (2005) An investigation on the aerodynamics of a symmetrical airfoil in ground effect. Exp Therm Fluid Sci 633–647.

[5] MR Ahmed, SD Sharma (2003) Experimental investigation of the flowfield of a symmetrical airfoil in ground effect. 21st AIAA Applied Aerodynamics Conference, Orlando, Florida.

[6] Kawazoe H, Yorikane T, Tone Y (1921) A study on dynamic characteristics of delta wing in rolling motion near ground. NACA Technical Memorandum 77. 

[7] M. Takahisa, K. Takuma, S. Yoshioka, Y. Kohama, Study of Unsteady Characteristics of Wings in Ground Effect, NACA  Technical Memorandum  77, 1921. 

[8] Linda K, Kliment P, Rokhsaz K (2006) Experimental investigation of   pairs of vortex filaments in ground effect. 36th AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, San Francisco, California.

[9] Abramowski T (2007) Numerical  investigation of airfoil in ground proximity. J Theor App Mech-Pol 45(2): 425-436.

[10] Park K, Lee J (2008) Influence of endplate on aerodynamic characteristics of low-aspect-ratio wing in ground effect. J Mech Sci Technol 22(12): 2578-2589.

[11] Park K, Kim BS, Lee J, Kim KS (2009)  Aerodynamics and optimization of airfoil under ground effect. Proceedings of World Academy of Science Engineering and Technology 40: 2070-3740.

[12] Smith JL (2007) Computational analysis of airfoils in ground effect for use as a desig tool. Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Morgantown, West Virginia.              

[13] Lee J, Hong CH, Kim BS, Park K, Ahn JK (2010) Optimization of wings in ground effect using multi-objective genetic algorithm. 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting  Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, Florida. 

[14] Molina J, Zhang X (2011) Aerodynamics of a heaving airfoil in ground effect. AIAA J 49(6):1168-1179.

[15] Al-Kayeim HH, Kartigesh A, Chelven AK (2011) An investigation on the aerodynamic characteristics of 2-D airfoil in ground collision. J Eng Sci Technol 6(3): 369-381.

[16] Yang W, Ying C, Yang Z (2010) Aerodynamic study of WIG craft near curved ground. 9th Int Conference on Hydrodynamics, Shanghai, China.

[17] مجتبی طحانی، علی برگستان، محمد حسین صبور (1393) بررسی عددی اثرات تغییرات هندسه بر مشخصات آیرودینامیکی و پایداری استاتیکی بال شناور اثرسطحی. مجله مکانیک سازه ها و شاره ها، دوره 4، شماره 2، صفحه 75 تا 87.

 

[18] Mekadem M, Chettibi T, Hanchi S, Keirsbulc L, Labraga L (2012) Kinematic optimization of 2D plunging airfoil motion using the response surface methodology. J Zhejiang Univ-Sc A 13(2): 105-120.ش