Numeryczna symulacja opływu wokół płata o zmodyfikowanej krawędzi natarcia. Michał Durka

Transkrypt

1 Numeryczna symulacja opływu wokół płata o zmodyfikowanej krawędzi natarcia Michał Durka

2 Politechnika Poznańska

3 Inspiracja Inspiracją mojej pracy był artykuł w Świecie Nauki opisujący znakomite charakterystyki aerodynamiczne płetw pewnego gatunku wieloryba przy małych liczbach Reynoldsa.

4 Schemat modyfikacji Fragment skrzydła o nieskończonej rozpiętości. (widok z góry)

5 Schemat modyfikacji Profil: zmodyfikowany NACA0009

6 Parametry obliczeń Użyty program: Fluent 6.2 Liczba Reynoldsa: Prędkość przepływu: 25 m/s Średnia cięciwa: 1m Modele turbulencji: Spalart Allmaras`a i k-ε Intensywność turbulencji na wlocie: 1% Wymiar charakterystyczny turbulencji: 2mm Kąty natarcia: od 0º do 16º co 2º Przeprowadzono równoległe obliczenia dla płata prostego i zmodyfikowanego

7 Geometria widok ogólny i część wewnętrzna

8 Warunki brzegowe Niebieski - zadana prędkość na wlocie Czerwony - odpływ Powierzchnie profilu - ścianka Boki sekcji - symetria

9 Siatka widok ogólny

10 Siatka część wewnętrzna

11 Siatki widok z góry

12 Szczegół siatki dla modeli Spalart Allmaras`a i k-ε

13 Weryfikacja wyniku Dla zweryfikowania wyniku porównałem wartości współczynników siły nośnej i oporu dla prostego skrzydła z wynikami obliczeń dokonanych przy pomocy programu X-FOIL oraz z danymi z raportu NACA dla profilu NACA0009. Porównałem także rozkłady ciśnienia wzdłuż profilu dla kilku kątów natarcia z rozkładami otrzymanymi przy pomocy programu X-FOIL.

14 Cz [-] Charakterystyka c z (α) cz(α) 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 FLUENT K-E X-FOIL turb NACA X-FOIL FLUENT S-A 0,2 0-0, α [deg]

15 Cx [-] Charakterystyka c x (α) cx(α) 0,25 0,2 0,15 0,1 FLUENT K-E X-FOIL turb NACA X-FOIL FLUENT S-A 0, α [deg]

16 X-FOIL Rozkłady ciśnienia na profilu dla kąta natarcia 2º FLUENT

17 Wyniki obliczeń Dla skrzydła zmodyfikowanego i prostego

18 cz [-] Charakterystyki c z (α) cz(α) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 pros ke modyf ke pros SA modyf SA 0, ,2 α [deg]

19 cx [-] Charakterystyki c x (α) cx(α) 0,25 0,2 0,15 0,1 pros ke modyf ke pros SA modyf SA 0, α [deg]

20 cz [-] Biegunowe cz(cx) 1,2 1 0,8 0,6 pros modyf 0,4 0, ,05 0,1 0,15 0,2 0,25 cx [-]

21 K [-] K(α) K(alfa) pros modyf α [deg]

22 w [m/s] Biegunowe prędkości bieg v ,5-1 -1,5-2 pros modyf -2,5-3 -3,5 v [m/s]

23 Próba wyjaśnienia zaobserwowanych efektów Wizualizacja niektórych parametrów przepływu dla prostego i zmodyfikowanego płata dla kąta natarcia 12º

24 Rozkłady ciśnień wzdłuż profili

25 Rozkłady ciśnień wzdłuż profilu (skrzydło proste)

26 Rozkłady ciśnień wzdłuż profili (skrzydło zmodyfikowane)

27 Rozkład ciśnienia na skrzydle prostym [Pa]

28 Rozkład ciśnienia na skrzydle zmodyfikowanym [Pa]

29 Rozkład ciśnienia w płaszczyźnie naroża wewnętrznego [Pa]

30 Rozkład prędkości wokół skrzydła prostego [m/s]

31 Detal rozkładu prędkości wokół skrzydła prostego - oderwanie

32 Rozkład prędkości w płaszczyźnie naroża wklęsłego [m/s]

33 Rozkład prędkości w płaszczyźnie 0,05 m od naroża wklęsłego [m/s]

34 Rozkład prędkości w płaszczyźnie 0,1 m od naroża wklęsłego [m/s]

35 Rozkład prędkości w płaszczyźnie naroża wypukłego [m/s]

36 Przepływy poprzeczne przy skrzydle zmodyfikowanym [m/s]

37 Rozkład prędkości w pobliżu górnej powierzchni skrzydła [m/s]

38 Rozkład prędkości w pobliżu dolnej powierzchni skrzydła [m/s]

39 Wartości prędkości w niektórych przekrojach [m/s]

40 Możliwe zastosowania Samoloty szkolne Samoloty rolnicze Samoloty wysokomanewrowe Zamiast stałego slotu Na statecznikach

41 Wnioski Zastosowane metody nie są do końca wiarygodne ze względu na znaczny obszar oderwania oraz niemożność modelowania przejścia laminarno-turbulentnego W celu dokładniejszego poznania zjawiska należałoby przeprowadzić badania tunelowe płatów z wypustkami trójkątnymi

42 Wnioski W celu zbadania wpływu wypustek trójkątnych na opór indukowany dobrze byłoby przeprowadzić badania numeryczne dla płata o skończonej rozpiętości Wystąpiły pewne różnice w stosunku do badań płetw wielorybów wynikające z innej liczby Reynoldsa, rozważania skrzydła o nieskończonej rozpiętości, a także z trudności uwzględnienia przejścia laminarnoturbulentnego

43 Wnioski Jeśli dalsze badania potwierdzą wyższość obłych wypustek nad trójkątnymi, to tam gdzie jest to możliwe (w technologii kompozytów) należałoby stosować wypustki o obłym kształcie

44 Pytania?

45 Dziękuję za uwagę