بهینه‌سازی هندسه ایرفویل ناکا 0012 مجهز به گارنی فلپ شیاردار با هدف بهبود عملکرد آیرودینامیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 صنعتی امیرکبیر*مهندسی هوافضا

3 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

بهینه‌سازی هندسه یک ایرفویل مجهز به گارنی‌فلپ با هدف بهبود عملکرد آیرودینامیکی، هدف اصلی این پژوهش بوده است. بهینه‌سازی گارنی‌فلپ شیاردار به منظور افزایش کارآیی آیرودینامیکی و نیروی برآی ایرفویل ناکا 0012 نوآوری این تحقیق می‌باشد. به‌منظور بهینه‌سازی از حل هم‌زمان الگوریتم ژنتیک، شبکه‌های عصبی مصنوعی و دینامیک سیالات محاسباتی بهره‌ گرفته‌شده است. ارتفاع و ضخامت گارنی فلپ، ضخامت و محل قرارگیری شیار از متغیرهای بهینه‌سازی بوده‌اند. کلیه پژوهش‌ها در عدد رینولدز 106×45/0 و زاویه حمله 8 درجه با هدف شبیه‌سازی فرآیند برخاست انجا‌م‌گرفته‌است. پس از اعتبارسنجی نتایج حل عددی، بهینه‌سازی با دو تابع هدف مختلف انجام گرفته که یکی بیشینه برآ را مورد هدف قرار داده و دیگری مقدار کارآیی آیرودینامیکی را بیشینه می‌کند. نتایج نشان دادند، هندسه‌ای که ضریب برآی بهینه را می‌دهد، دارای ارتفاع بسیار بزرگتری نسبت به هندسه‌ با کارآیی آیرودینامیکی بهینه بوده است. از طرفی ضخامت شیار نیز در هندسه اول کمتر از هندسه دوم بوده و محل شروع شیار نیز در آن به سمت دور شدن از لبه فرار حرکت‌کرده است. از طرفی هندسه بهینه نخست منتج به افزایش 64/21 درصدی ضریب برآ شده و هندسه بهینه دوم نیز، افزایش 293 درصدی کارآیی آیرودینامیکی را نتیجه داده‌است. به‌طورکلی می‌توان بیان داشت که استفاده از گارنی‌فلپ شیاردار بهینه، سبب می‌شود که بتوان در فاز برخاست، برآی موردنیاز به‌منظور کاهش مسافت را تأمین کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimization of the Slotted Gurney-Flap geometry applied to NACA 0012 airfoil for aerodynamic performance improvement

نویسندگان [English]

  • Mostafa Kazemi 1
  • Ali Madadi 2
  • Mahmoud Mani 3
1 PhD Student, Aerospace Engineering Department, Amirkabir University of Technology
2 استادیار
3 Aerospace Engineering Department, Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

The salient aim of this paper is the shape optimization of an airfoil equipped with Gurney-Flap for aerodynamic performance improvement. The optimization of the slotted Gurney-Flap for improving the aerodynamic efficiency and increasing the lift force of NACA 0012 is the novelty of this research. The Genetic Algorithm, Artificial Neural Network, and Computational Fluid Dynamics are employed for shape optimization. The optimization variables include the height and thickness of the GF; also, the thickness and position of the slot. All analyses have been conducted at Re=0.45×106 and AOA=8o to simulate the take-off phase. After validating numerical results, the optimization process was conducted with two different fitness functions of lift force and aerodynamic efficiency. According to the results, the geometry representing an optimized lift coefficient compared to the geometry with optimized aerodynamic efficiency has a considerably higher height. Furthermore, the thickness of the slot in the first geometry is lower than the second geometry. The first optimized geometry leads to a 21.64 percent lift coefficient increment; there is a 293 percent increment in aerodynamic efficiency due to the second optimized geometry. As a result, it can be indicated that the help of slotted optimized Gurney-Flap can provide the required lift force for Short Take-Off Landing distance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • NACA 0012
  • Gurney-Flap
  • genetic algorithm
  • ANN
  • CFD