بررسی تاثیر خمیدگی بیشینه، بسامد نوسان و دامنه نوسان بر خصوصیات پسماندی یک هوابر نوسانگر

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، صنایع و هوافضا، مرکز آموزش عالی فنی و مهندسی بوئین‌زهرا، قزوین، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

10.22044/jsfm.2024.14269.3848

چکیده

در این پژوهش رفتار دینامیکی یک هوابر نوسانگر حول مرکز آیرودینامیکی آن برای تعیین تاثیرپذیری از پارامترهای هندسی و چرخه‌ای نظیر خمیدگی بیشینه، دامنه و بسامد نوسان، مطالعه شده است. بدین‌منظور، هوابرهای ناکا 0012، 1412، 2412، 3412 و 4412 در دامنه نوسان 10 درجه و بسامد 5/2 هرتز تحلیل گردیده‌اند. این کار برای بررسی تاثیر دامنه نوسان در زوایای مختلف از یک سو و تاثیر بسامد نوسان با فرض دامنه 10 درجه روی هوابر ناکا 4412 تکرار شده است. آن‌چه در نمودارها (ضرایب برا، پسا و گشتاور چرخشی برحسب سرعت زاویه‌ای و زاویه حمله) حائز اهمیت است، افزون‌بر ویژگی‌های مرتبط با ریخت کلی ازجمله جهت دوران، تاب‌خوردگی و بدشکلی، مساحت محصور در حلقه‌های پسماندی است که امکان مقایسه توان انتقالی یا انرژی هدرشده را فراهم می‌سازد. در حالی که بدشکلی عموما ناشی از جدایش جریان از روی سطح بالایی هوابر است، تاب‌خوردگی نمودارها می‌تواند ناشی از جدایش جریان یا جا ماندن آن به‌دلیل ناهم‌فازی حرکت هوابر و نوسان جریان باشد. مشاهده می‌شود که افزایش خمیدگی هوابر به بهبود ضریب برا در حلقه منجر شده و شدیدا روی ضرایب پسا و گشتاور چرخشی تاثیرگذار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Zhu C, Qiu Y, Wang T (2021) Dynamic Stall of the Wind Turbine Airfoil and Blade Undergoing Pitch Oscillations: A Comparative Study. Energy 222:1200-04
[2]  Carmichael B, NASA (1982) Low Reynolds Number Airfoil Survey.
[3]  Phan M, Shin J (2016) Numerical Investigation of Aerodynamic Flow Actuation Produced by Surface Plasma Actuator on 2D Oscillating Airfoil. Chinese J Aeronaut 29:882–892
[4]  Aiken E, Ormiston R, Young L (2000) Future Directions in Rotorcraft Technology at Ames Research Center. NASA Moffett Field CA Aimes Research Center. 
[5]  Lee T, Gerontakos P (2004) Investigation of Flow over an Oscillating Airfoil. J Fluid Mech 512:313–341
[6]  Corke T, Thomas F (2015) Dynamic Stall in Pitching Airfoils: Aerodynamic Damping and Compressibility Effects. Annu Rev Fluid Mech 47:479–505
[7]  Zou S, Gao A, Shi Y, Wu J (2017) Causal Mechanism Behind the Stall Delay by Airfoil’s Pitching-up Motion. Theor Appl Mech Lett 7:311–315
[8]  Mayer YD, Zang B, Azarpeyvand M (2020) Aeroacoustic Investigation of an Oscillating Airfoil in the Pre- and Post-Stall Regime. Aerosp Sci Technol 103:105880
[9]  Rasekh  S, Karimian A, Hosseinidoust  M (2018) Comparison of Dynamic Stall Models Using Numerical and Semi-Empirical Approaches for a Wind-Turbine Airfoil, In Persian, Modares Mech Eng 18 (3) :282-290
[10] Morris KA (2011) What is hysteresis? Appl Mech Rev 64:161-73
[11] Eslami Haghighat Z (2022) Experimental Investigation of Suddenly Stop of Supercritical Airfoil SC-0410 between Pitching Motion In Persian, J Aeronaut Eng. 3 (2) :29-42
[12] Soltani MR, Rasi Marzabadi F (2010) Experimental Investigation of Transition on a Plunging Airfoil. Sci Iran 17 (6): 468-489
[13] Yang Z, Haan F, Hu H, Ma H (2007) An Experimental Investigation on the Flow Separation on a Low-Reynolds-Number Airfoil. In: 45th AIAA aerospace sciences meeting and exhibit. p 275
[14] Larsen J, Nielsen S, Krenk S (2007) Dynamic Stall Model for Wind Turbine Airfoils. J Fluids Struct 23:959–982
[15] Mueller T (1985) The Influence of Laminar Separation and Transition on Low Reynolds Number Airfoil Hysteresis. J Aircr 22:763–770
[16] Heydari A, Pasandidehfard M, Malekjafarian M (2014) Investigation of Unsteady Parameters Effects on Aerodynamic Coefficients of Pitching Airfoil Using Coarse Grid CFD. Sci Iran 2: 370-386
[17] Heydari  A, Pasandideh Fard M, Malek Jafarian M (2012) Investigation of Unsteady Parameters Effects on Aerodynamic Coefficients of Pitching Airfoil Using Coarse Grid CFD, In Persian, J Aeronaut Eng. 14 (2) :49-66
[18] Mueller T, Pohlen L, Conigliaro P, Jansen B (1983) The Influence of Free-Stream Disturbances on Low Reynolds Number Airfoil Experiments. Exp Fluids 1:3–14
[19] Martinat G, Braza M, Hoarau Y, et al (2008) Turbulence Modelling of the Flow Past a Pitching NACA0012 Airfoil at 105 and 106 Reynolds Numbers. J Fluids Struct, 1294:303–24
[20] Zhiping L, Zhang P, Tianyu P, et al (2020) Study on Effects of Thickness on Airfoil-Atall at Low Reynolds Numbers by Cusp-Catastrophic Model Based on GA (W)-1 airfoil. Chinese J Aeronaut 33:1444–1453
[21] Guo B, Liu P, Qu Q, Cui YL (2012) Turbulence Models Performance Assessment for Pressure Prediction During Cylinder Water Entry. Appl Mech Mater 224:225–229
[22] Sheldahl R, Klimas P (1981) Aerodynamic Characteristics of Seven Symmetrical Airfoil Sections Through 180-Degree Angle of Attack for Use in Aerodynamic Analysis of Vertical Axis Wind Turbines. Sandia National Labs., Albuquerque, NM (USA)
 
[23] Shokrgozar Abbasi A, Yazdani S (2021) A Numerical Investigation of Synthetic Jet Effect on Dynamic Stall Control of Oscillating Airfoil. Sci Iran 28:343–354.
[24] Li Z, Zhang P, Pan T, et al (2018) Catastrophe-Theory-Based Modeling of Airfoil-Stall Boundary at Low Reynolds Numbers. AIAA J 56:36–45
[25] Kurtuluş D (2022) Critical Angle and Fundamental Frequency of Symmetric Airfoils at Low Reynolds Numbers. J Appl Fluid Mech 15(3): 723-735
[26] Mosallanejad M, Kazemi M, Nouri S, et al (1402) Experimental Study of Aerodynamic Effects of Plasma Actuators on NACA0012 Airfoil in Pitch Oscillation, In Persian in: 21st Intl Conf of Iran Aerospace Soc, Tehran, Iran
[27] FallahPour  N, Haghiri AA, Mani M, et al (2015) Experimental Investigation of Boundary Layer on an Oscillating (Pitching) Supercritical Airfoil in Compressible Flow Using Multiple Hot Film Sensors, In Persian, J Struct Fluid Mech. 5 (3) :173-184
[28] Masdari M, Jahanmiri M, Soltani M et al (2016) Experimental Investigation of Boundary Layer on an Oscillating Supercritical Airfoil, Sharif Mech J, 8: 41-52
[29] Medina A, Alves D, de Paula Sales T, et al (2014) Study of Flow over and Oscillating NACA0012 Airfoil. In: 8th Ntl. Cong. of Mech. Eng.