بررسی عددی اثر عملگر پلاسمایی بر ضرایب آیرودینامیکی یک ایرفویل تحت نوسان انتقالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

یکی از روش‌های مورد توجه در زمینه­ی کنترل فعال جریان استفاده از عملگر پلاسمایی است که از طریق اثرگذاری بر اندازه حرکت در لایه‌مرزی سبب جلوگیری از جدایش جریان می­شود. هدف از این تحقیق، بررسی عددی ایرفویل ناکا0012 تحت نوسان انتقالی و برخی عوامل مؤثر بر آن (فرکانس کاهیده، دامنه نوسان و عدد رینولدز) در حضور و عدم حضور عملگر پلاسمایی می‌باشد. نتایج نشان می­دهند که، با افزایش فرکانس کاهیده مقدار ضریب برآ افزایش می­یابد. با بررسی پروفیل سرعت مشخص شد، با افزایش فرکانس کاهیده گردابه­هایی که از ایرفویل جدا می­شوند باقدرت بیشتری به درون دنباله جریان ریخته شده و قدرت گردابه­ها افزایش می‌یابد و همین امر موجب کاسته شدن نوسان‌های تغییرات سرعت در دنباله می­شود. کاهش اصطکاک در جریان موجب افزایش سرعت می­شود؛ در نتیجه، مقدار و دامنه نیروی پیشران افزایش می­یابد. با افزایش دامنه نوسان، بازده آیرودینامیکی افزایش، ولی با افزایش عدد رینولدز کاهش می­یابد. در حالتی که عملگر پلاسمایی روشن باشد، ضریب برآ و نیروی پیشران افزایش یافته و بازده آیرودینامیکی بهبود پیدا می­کند. اثر عملگر پلاسمایی بر بهبود ضرایب آیرودینامیکی با افزایش عدد رینولدز کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Platzer M. F., Jones K. D., Young J., and Lai J. S., Flapping wing aerodynamics: progress and challenges, AIAA journal, vol. 46, No. 9, pp. 2136-2149, 2008.
[2] Knoller R., Die Gesetze des Luftwiderstandes, Flug-und Motortechnik (Wien), Vol. 3, No. 21, pp. 1-7, 1909.
[3] Betz A., Ein Beitrag zur Erklaerung des Segelfluges, Zeitschrift fur Flugtechnik und Motorluftschiffahrt, Vol. 3, No. 1, pp. 269-272, 1912.
[4] Katzmayr R., Effect of periodic changes of angle of attack on behavior of airfoils, National Advisory Committee for Aeronautics, Patent No. NACA-TM-147 1922. 
 [5] Freymuth P., Propulsive vortical signature of plunging and pitching airfoils, AIAA J., Vol. 26, No. 7, pp. 881-883, 1988.
[6] Koochesfahani M. M., Vortical patterns in the wake of an oscillating airfoil, AIAA J., Vol. 27, No. 9, pp. 1200-1205, 1989.
 [7] Lai J. C. S., and Platzer M. F., Jet characteristics of a plunging airfoil, AIAA J., Vol. 37, No. 12, pp.1529-1537, 1999.
 [8] Cleaver D.J., Wang Z., Gursul I., Lift Enhancement on Oscillating Airfoils, 39th AIAA Fluid Dynamics Conference, San Antonio, Texas, pp. 2009-4028, 2009.
 [9] Jayaraman B., Shyy W., Lian Y., Low  Reynold’s  number  flow  control  using  Dielectric  Barrier  Discharge  actuators, AIAA 37th  Fluid Dynamics Conference and Exhibit, Miami, pp. 2007-3974, 2007.
[10] Mukherjee S., Roy S., Enhancement of Lift and Drag Characteristics of an Oscillating Airfoil in Deep Dynamic Stall Using Plasma Actuation, 50th AIAA aerospace sciences meeting including the new horizons forum and aerospace exposition, Nashville, Tennessee, pp. 2012-702, 2012.
[11] Walker S., Segawa T., Mitigation of flow separation using DBD plasma actuators on airfoils: A tool for more efficient wind turbine operation, Renewable Energy, Vol. 42, pp. 105-110, 2012.
[12] Corke T., Bowles P., Matlis E., Stall  detection  on  a  leading  edge  plasma  actuated  pitching  airfoil  using  onboard measurement, AIAA 47th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Orlando, Florida, pp. 2009-2093, 2009.
]13[ سلماسی، ع.، شادآرام، آ.، میرزایی، م. و شمس طالقانی، آ.، بررسی عددی و تجربی اثر یک عملگر پلاسمایی بر کارایی ایرفویل NLF0414 در زوایای حمله پس از واماندگی، مجله مکانیک مدرس، دانشگاه تربیت مدرس، د. 12، ش. 6، ص 104-116، 1391.
]14[شمس طالقانی، آ.، شادآرام، آ.، میرزایی، م.، مطالعه تجربی کنترل ریزش گردابه به‌وسیله عملگرهای پلاسمایی ، مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک تبریز ، دانشگاه تبریز، د. 42، ش. 2، ص 104-116، 1391.
 [15] W. Shyy, H. Aono, C. Kang, H. Lio, An introduction to flapping wing aerodynamics, Cambridge University Press, Vol. 37, 2013.
[16] Lei J., Guo F., Huang C., Numerical study of separation on the trailing edge of a symmetrical airfoil at a low Reynolds number, Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 26, No. 4, pp. 918–925, 2013.
[17] Rezaei F., Roohi E., Pasandideh- Fard M., Stall simulation of flow around an airfoil using LES model and comparison of RANS models at low angle of attack, Proceedings of The 15th Conference On Fluid Dynamics, Bandar Abbas, Iran, December 18-20, 2013.
[18] Shyy W., Jayaraman B., Anderson A., Modeling of Glow-Discharge Induced Flow Dynamics, J. Appl. Phys., Vol. 92, No. 11, pp. 6434-6443, 2002.
[19] Mekadem M., Chettibi T., Hanchi S., Keirsbulck L., Labraga L., Kinematic optimization of 2D plunging airfoil motion using the Resp onse Surface Methodology, Applied Physics & Engineering, Vol. 13, No. 2, pp. 105-120, 2012.
]20[ سلطانی، م. و دلالی، م.، بررسی تجربی اثرات فرکانس کاهش‌یافته روی دنباله جریان یک ایرفویل در حرکت انتقالی، دوازدهمین کنفرانس دینامیک شاره­ها، دانشگاه نوشیروانی بابل، ایران، 1388.