بررسی تجربی اثر فرکانس‌کاهش‌یافته بر توزیع فشار سطح پایین ایرفویل فوق بحرانی در حرکت توقف ناگهانی حین نوسان و سپس برگشت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات

2 گروههوافضا- دانشکده مکانیک و هوافضا- دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات

3 استاد/دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

در این تحقیق، تأثیرات فرکانس‌کاهش‌یافته، مدت زمان توقف و زاویه توقف بر توزیع فشار سطح زیر بال با مقطع ایرفویل فوق بحرانی نازک، در حرکت توقف ناگهانی حین نوسان و سپس برگشت بررسی می‌شود. این آزمایش‌ها در تونل باد مادون صوت، در زاویه حمله متوسط و دامنه حرکت ثابت و با محدوده فرکانس‌کاهش‌یافته 01 / 0 تا 12 / 0 انجام می‌شود. زوایای توقف مورد نظر در حالت بالارونده و در 3 محدوده زیر، نزدیک و بالای واماندگی استاتیکی انتخاب می‌شوند. توزیع فشار انتهای سطح پا یین ایرفویل در همه زوایای حمله زیر واماندگی استاتیکی، از یک چهارم انتهای وتر به بعد، کاملأ یکسان بوده اما در زوایای حمله بالاتر x ، یکسان می‌باشد. نتایج دینامیکی نشان از واماندگی استاتیکی، توزیع فشار ناحیه ابتدایی زیر ایرفویل از لبه حمله تا 15 / x/c =0 می‌دهند رفتار توزیع فشار موقعیت‌های زیر ایرفویل در هر سه زاویه توقف و در همه فرکانس‌های کاهش‌یافته و همچنین مدت زما ن x کاملأ یکسان بوده و بالاتر از مقدار فشار در زاویه حمله صفر درجه استاتیک است اما رفتار c توقف متفاوت، تا موقعیت 70 / 0=x/c متفاوت گردابه‌های گرتل ر زمان‌مند در زوایای توقف مختلف، باعث ایجاد رفتارهای کاملأ غیر مشابه در توزیع فشار 30 درصد انتهای سطح پا یین زیر ایرفویل می‌باشد، این نتایج به صورت کیفی ارائه شده است. در زاویه توقف بالای واماندگی استاتیکی و در پایین‌ترین فرکانس‌کاهش‌یافته، پدیده واماندگی دینامیکی مشاهده می‌شود.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Impact of Reduced Frequency on Pressure Distribution on the Lower Surface of a Supercritical Airfoil in Pitch-Pause-Return-Motion

نویسندگان [English]

  • Z. Eslami Haghighat 1
  • Ali R. Davari 2
  • M.R. Soltani 3
1 Azad university
2 Department of MEchanical and Aerospace Eng., Schience and Research Branch, Azad University
3 Sharif university
چکیده [English]

Effects of reduced frequency, pause duration and stop angle on pressure distribution   on the lower surface of a thin supercritical airfoil undergoing the pitch-pause-return maneuver have been studied. The experiments have been performed in a subsonic wind tunnel for a fixed mean angle of attack and at a constant amplitude. The reduced frequencies were from 0.01 to 0.12, and three stop angles were chosen during upstroke motion in below stall, near stall and post-stall regions. For all angles of attack below the static stall, the pressure distributions are nearly identical at the rear quarter chord on the lower surface. For beyond the stall angles, the lower surface pressure distributions are observed to remain unchanged from the leading edge downstream to x⁄c=0.15. Also, dynamic results show that the behavior of pressure distribution at the lower surface taps for all stop angles, reduced frequencies and pause durations, are identical from the leading edge to x⁄c=0.70 and are higher than the static values at zero angle of attack. However, the lower surface pressure distributions have been observed to be entirely different at the rear %30 chord for various pause angles, which can be deemed to be the signature of the unsteady Gortler vortices.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reduced Frequency
  • Supercritical Airfoil
  • Static Stall
  • Dynamic Stall
  • Gortler vortices

مراجع

[1]  J. D. Eldredge, C. J. Wang, M. V. Ol, A Computational Study of a Canonical Pitch-up, Pitch-down Wing Maneuver, 39th AIAA Fluid Dynamic conference, San Antonio, Texas, (2009) 3687.
[2]  M. V. Ol, A. Altman, J. D. Eldredge, D. J. Garmann, Y. Lian, Resume of the AIAA FDTC Low Reynolds Number Discussion Groups Canonical Cases, 48th AIAA Aerospace Science Meeting, rlando, Florida, (2010) 1085.
[3] W. B. Herbst, Future Fighter Technologies, Journal of Aircraft, 17(8) (1980) 561-566.
[4] J. M. Walker, H. E. Helin, J. H. Strickland, An Experimental Investigation of an Airfoil Undergoing Large-Amplitude Pitching Motions, AIAA Journal, 23(8) (1985) 1141-1142.
[5] M. R. Visbal, J. S. Shang, Investigation of the Flow Structure around a Rapidly Pitching Airfoil, AIAA Journal, 28 (1989) 1044-1051.
[6] M. Akbari, S. Price, Simulation of dynamic stall for      a Naca 0012 airfoil using a vortex method, Journal of Fluids and Structures, 17 (2003) 855–874.
[7]  K. Ramesh, A. Gopalarathnam, J. R. Edvards, M.V. Ol, K. Granlund, Theoretical, Computational and Experimental Studies of a Flat Plate Undergoing High- Amplitude Pitching Motion, 43th AIAA Fluid Dynamic conference, San Diego, 2013.
[8] H. Te Yu, L. P.  Bernal, C. Morrison, Experimental Investigation of Pitch Ramp-Hold-Return Motion of Flat Plates at Low Reynolds Number, 50th AIAA Aerospace Science Meeting, Nashville, Tennessee, (2012) 51.
[9] H. Te Yu, Unsteady Aerodynamics of Pitching Flat Plate Wings [dissertation], Central Michigan University, 2014.
[10] C. D. Harris, NASA Supercritical Airfoil, A Matrix of Family-Related Airfoils, NASA Technical Paper, (1990) 2969
[11] A. Golestani, M. B. Ehghaghi Bonab, M. R. Soltani, An Experimental Study of Buffet Detection on Supercritical Airfoil in Transonic Regime, Journal of Aerospace Engineering, 229(2) (2015) 312-322.
[12] A. A. Haghiri, M. Mani, N. Fallahpour, Unsteady Boundary Layer Measurment on an Osilating (Pitching) Supercritical Airfoil in Compressible Flow Using Multiple Hot-Film Sensors, Journal of Aerospace Engineering, 229(10) (2015) 1771-1784.
[13] Z. Eslami Haghighat, Ali R. Davari, M. R. Soltani, Impact of Reduced Frequency on  the  Time  Lag  in  the Pressure Distribution over  a  Supercritical  Airfoil in a Pitch-Pause-Return Motion, Chinese Journal of Aeronautics, 32(2) (2019) 243-252.
[14] J. M. Floryan, W. S. Saric, Stability of Gortler Vortices in Boundary Layers, AIAA Journal, 20(3) (1979) 316- 324.
[15] W. S. Saric, Gortler Vortices, Annual Reviews, Fluid Mechanic, 26 (1994) 379-409.
[16] K. Granlund, M. V. Ol, Experiment on Pitching Plates, Force and Flowfield Measurement at Low Reynolds Number, 49th AIAA Aerospace Science Meeting, Orlando, Florida, (2011) 872.
[17] W. J. McCroskey, L. W. Carr, K. W. McAlister, Dynamic Stall Experiments on Oscillating Airfoils, AIAA Journal, 14(1) (1976) 57-68.
[18] W. Geissler, G. Dietz, H. Mai, Dynamic Stall on Supercritical Airfoil, Aerospace Science and Technology, 9(5) (2005) 390-399.
[19] C. Shih, L. Lourenco, L. V. Dommelen, A. KrotHapalli, Unsteady Flow Past an Airfoil Pitching at a Constant Rate, AIAA Journal, 30(5) (1992) 1153-1161.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 52، شماره 4
تیر 1399
صفحه 971-984

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار