بررسی عددی اثرات اندازه ناحیه چرخشی بر عملکرد آیرودینامیکی روتور کارادونا ـ تانگ در شرایط پرواز ایستایی | ||
| مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
| دوره 15، شماره 1، فروردین و اردیبهشت 1404، صفحه 93-103 اصل مقاله (1.92 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2025.14993.3888 | ||
| نویسندگان | ||
| سید علیرضا شجاعی1؛ مصطفی منفرد مسقانی* 2 | ||
| 1کارشناسی ارشد رشته مهندسی هوافضا، آیرودینامیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران، ایران | ||
| 2استادیار، مجتمع دانشگاهی علوم و فناوری هوادریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| این مطالعه به بررسی تاثیر اندازه ناحیه چرخشی در شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی بر ضریب فشار و توزیع نیروی برآ بر روی پره-های روتور کارادونا ـ تانگ میپردازد. تحلیلها برای شرایط پرواز ایستایی (هاور) و با استفاده از یک مدل سهبعدی تراکمپذیر انجام شده و از نرمافزار فلوئنت و مدل توربولانسی کی اپسیلن برای شبیهسازی جریان استفاده گردیده است. روتور مورد بررسی دارای شعاع 114 سانتیمتر، وتر 19 سانتیمتر و ایرفویل NACA0012 بدون باریکشوندگی و پیچش است، که با زاویه گام کالکتیو 8 درجه و سرعت چرخش 1750 دور در دقیقه عمل میکند. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی اثرات سه اندازه مختلف ناحیه چرخشی (5 ، 12 و 18 سانتی-متر) بر دقت بیشبینیهای آیرودینامیکی است. نتایج بدست آمده با دادههای تجربی مقایسه شد و نشان میدهند که نواحی چرخشی با ابعاد 12 و 18 سانتیمتر بهترین تطابق را با دادههای تجربی دارند، در حالی که اندازه 5 سانتیمتر دقت کمتری دارد. به ویژه، در مقاطع نزدیک به نوک پره (مقطع 0.96) شبیهسازیها افت نوک پره را نشان میدهند، حتی اگر دادههای تجربی آن را تایید نکنند. همچنین مشخص شد که فاصله ناحیه چرخشی از سطح بالایی روتور باید حداقل 8 درصد قطر روتور باشد تا نتایج قابل اعتمادی بدست آید. | ||
| کلیدواژهها | ||
| جریان تراکمپذیر لزج؛ روتور بالگرد؛ پرواز ایستا؛ دینامیک سیالات محاسباتی؛ دستگاه مختصات چرخان | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] J. Seddon and Simon Newman, Basic Helicopter Aerodynamic, BSP Professional Book, 1990.
[2] L. Morino and K. Tseng, A General Theory of Unsteady Compressible Potential Flows with Application to Aeroplanes and Rotors, Elsevier Applied Science, pp.183-254, 1990.
[3] L. morino and M. Gennaretti, Boundary Integral Equation Methods for Aerodynamics”, the American Institue of Aeronautics and Astronatics, 1991.
[4] Doerffer, P. and O. Szulc, Numerical simulation of model helicopter rotor in hover. Task Quarterly, 2008. 12(3): p. 227-236.
[5] Barakos, G., et al., Development of CFD capability for full helicopter engineering analysis. 2005.
[6] Yongjie, S., et al., A new single-blade based hybrid CFD method for hovering and forward-flight rotor computation. Chinese J. Aeronautics, 2011. 24(2): p. 12
]7[ کامیار منصور، حسن محمدخانی، 1381، تحلیل عددی جریان اطراف روتور هلیکوپتر در حالت ایستایی، چهارمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، تهران، دانشگاه صنعتی امیر کبیر.
]8[ علی خسروشیری، علیرضا مستوفیزاده، مسعود دهقان حسینآباد، 1385، مقایسه حل جریان لزج و غیرلزج اطراف روتور بالگرد در پرواز ایستایی با استفاده از یک شبکه بیسازمان، دهمین کنفرانس دینامیک شارهها، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد.
[9] Kang, H. J., and Kown, O, J., ‘’Unstructured Mesh Navier-Stocks Calculation of the Flow Field of a Helicopter Rotor in Hover’’ AIAA paper January 2002.
[10] Kang, H. J., and Kown, O, J., ‘Numerical Predication of Rotor Hover Performances Using Unstructured Adaptive Meshes’’ AIAA paper 2000-0258, January 2002.
[11] S. Goldstein, “Vortex Theory of Screw Propellers, Royal Society Proc. 123, 1929.
[12] R. E. Baskin, L, S. Vildgrube, E. S. Vozhdayev and G.L. Maykaper, “Theory of the lifting Airscrew”, NASA-TTF-823, February 1976.
]13[کامیار منصور، حمید فرخفال، 1381، محاسبه توزیع نیروی برآ در طول تیغه روتور با استفاده از روش گلدشتاین، چهارمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، تهران، دانشگاه صنعتی امیر کبیر.
[14] Barakos, G., et al., CFD simulation of helicopter rotor flow based on unsteady actuator disk model. Chinese J.Aeronautics, 2020.
[15] Janković, D., et al., CFD Calculation of helicopter tail rotor airloads for fatigue strength experiments. J. Aerospace Engineering, 2017. 30(5): p. 04017032.
[16] Cheng-Long, Z., et al. CFD Simulation Methods for Rotor Hovering Based on NS Equation. in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. IOP Publishing.
[17] Pérez Gordillo, A.M., et al., Numerical and Experimental Estimation of the Efficiency of a Quadcopter Rotor Operating at Hover. Energies, 2019. 12(2): p. 261.
[18] Fluent User’s Guide, Fluent Inc. July 1998, Lebanon, NH 03766, USA.
[19] F. X. Caradonna and C. Tung, Experimental and Analytical Studies of a Model Helicopter in Hover, J.Aircraft, Vol. 24, 1987, pp. 231-238.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 477 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 464 |
||
