ارزیابی عددی آئرودینامیک یک بال لامبدا در اثر سطح استاتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

2 دانشیار، مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

چکیده

نیروهای آئرودینامیکی و فیزیک جریان یک بال لامبدا با لبه حمله تیز و زوایای پس‌گرایی °5/29 و °5/54 در ناحیۀ اثر سطح به روش عددی بررسی شده است. در عدد ماخ 2/0، زوایای حمله از °0 تا °8 و ارتفاعات پرواز از جریان آزاد تا ارتفاع بی‎بعد 05/0 تغییر می‌کند. معادلات بر اساس روش حجم محدود حل می‌شود. جهت مدل‌سازی آشفتگی از مدل دو معادله‌ای k-ω SST استفاده شده است. پسا، برآ، ممان پیچش، بازده آئرودینامیکی، پسای پارازیت با کاهش ارتفاع، افزایش و پسای القایی کاهش می‌یابد. درصد تغییرات ضرایب نسبت به جریان آزاد با کاهش ارتفاع و زاویه حمله افزایش یافته به‌طوری‌که بیش‌ترین درصد تغییرات مربوط به ارتفاع بی‌بعد محدوده 3/0 تا 05/0 است. مطالعۀ فیزیک جریان در زاویه حملۀ °8 نشان می‌دهد، با کاهش ارتفاع پرواز، فشار استاتیک زیر بال به علت مسدود شدن جریان بین بال و زمین افزایش و فشار دینامیکی کاهش می‎یابد. هم‌چنین گردابه اولیه قوی‌تر و فشار مکش بیش‌تری ایجاد می‌کند. با کاهش ارتفاع، گردابه محل شکستگی بال ضعیف‌تر و فروپاشی آن به بالادست جریان انتقال می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


[1]   Qu Q., Ju B., Huang L., Liu P., and Agarwal R. K., Flow physics of a multi-element airfoil in ground effect, in 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting, California, San Diego, 2016, pp. 0856.
[2]   Jones B., Franke M., and Stephen E., Aerodynamic ground effects of a tailless chevron-shaped UCAV model, in 24th Applied Aerodynamics Conference, California, San Francisco 2006.
[3]   Rozhdestvensky K. V., Wing-in-ground effect vehicles, Progress in Aerospace Sciences, Vol. 42, No. 3, pp. 211-283, 2006.
[4]   Mostaccio J. T., Experimental investigation of the aerodynamic ground effect of a tailless lambda-shaped UCAV with wing flaps, Air Force Institute of Technology, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio 2006.
[5]   Edwards L. C., Experimental study of wing-in-ground effects in the AFIT 5-foot wind tunnel, Air force institute of technology, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio 1987.
[6]   Holloran M., and O'Meara S., Wing in ground effect craft review, DSTO aeronautical and maritime research laboratory, 1999.
[7]   Qin Y., Qu Q., Liu P., Tian Y., and Lu Z., DDES study of the aerodynamic forces and flow physics of a delta wing in static ground effect, Aerospace science and technology, Vol. 43, pp. 423-436, 2015.
[8]   Chen Y. S., and Schweikhard W. G., Dynamic ground effects on a two-dimensional flat plate, Journal of aircraft, Vol. 22, No. 7, pp. 638-640, 1985.
[9]   Ahmed M. R., Takasaki T., and Kohama Y., Aerodynamics of a NACA4412 airfoil in ground effect, AIAA journal, Vol. 45, No. 1, pp. 37-47, 2007.
[10]              Dominy R. G., Aerodynamics of Grand Prix Cars, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, vol. 206, no. 4, pp. 267-274, October 1, 1992, 1992.
[11]              Traub L. W., Experimental and analytic investigation of ground effect, Journal of Aircraft, vol. 52, no. 1, pp. 235-243, 2014.
[12]              Lee S., and Lee J., Aerodynamic characteristics of a rectangular wing in ground proximity, Journal of Aircraft, vol. 51, no. 2, pp. 688-693, 2014.
[13]              Doig G., Barber T. J., and Neely A. J., Aerodynamic characteristics of a swept wing in close ground proximity at high subsonic mach numbers,” Journal of Aerospace Engineering, Vol. 25, No. 4, pp. 600-612, 2012.
[14]              In W., Franke M., Stephen E. and Reeder M., Aerodynamic ground effects of tailless chevron and lambda shaped UCAV models in 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, Nevada, 2007, pp. 676.
[15]              Er-El J. and Weihs D., Ground effect on slender wings at moderate and high angles of attack, Journal of aircraft, Vol. 23, No. 5, pp. 357-358, 1986.
[16]              Qu Q., Lu Z., Guo H., Liu P. and Agarwal R. K., Numerical investigation of the aerodynamics of a delta wing in ground effect, Journal of Aircraft, Vol. 52, No. 1, pp. 329-340, 2014.
[17]              Qin Y., Liu P., Qu Q., and Guo H., Numerical study of aerodynamic forces and flow physics of a delta wing in dynamic ground effect, Aerospace science and technology, Vol. 51, pp. 203-221, 2016.
[18]              Chang R. C. and Muirhead V. U., Effect of sink rate on ground effect of low-aspect-ratio wings, Journal of Aircraft, Vol. 24, No. 3, pp. 176-180, 1987.
[19]              Allan M., A CFD investigation of wind tunnel interference on delta wing aerodynamics, University of Glasgow, 2002.
[20]              Mary I., Large eddy simulation of vortex breakdown behind a delta wing, International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 24, No. 4, pp. 596-605, 8//, 2003.
[21]              Schmid S., Lutz T., and Krämer E., Impact of Modelling Approaches on the Prediction of Ground Effect Aerodynamics, Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, Vol. 3, No. 3, pp. 419-429, 2009/01/01, 2009.
[22]              Hiemcke C., and Hiemcke C., NACA 5312 in ground effect - Wind tunnel and panel code studies, 15th Applied Aerodynamics Conference, Fluid Dynamics and Co-located Conferences: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1997.
[23]              Ockfen A. E., Viscous modeling of ground effect aerodynamics of Airfoil and jet, Washington State University, 2008.
[24]              Lee P. H., Lan C.-T. E., and Muirhead V. U., An experimental investigation of dynamic ground effect, vol. 4105, National Aeronautics and Space Administration, Scientific and Technical Information Division, 1987.
[25]              B. W. McCormick, Aerodynamics, aeronautics, and flight mechanics, pp. 185-186: Wiley New York, 1979.
[26]              Menke M., Yang H., and Gursul I., Experiments on the unsteady nature of vortex breakdown over delta wings, Experiments in Fluids, Vol. 27, No. 3, pp. 262-272, 1999.
[27]              Hirschel E. H., Cousteix J., and Kordulla W., Three-dimensional attached viscous flow, pp. 131-178: Springer, 2013.
Tobak M. and Peake D. J., Topology of three-dimensional separated flows, Annual review of fluid mechanics, Vol. 14, pp. 61-85, 1982.