. Charakerysyk aerodynamczne łaa Jeżel rzenemy skrzydło łaszczyzną rosoadłą do os begnące wzdłż rozęośc skrzydła o orzymamy fgrę nazywaną roflem lonczym o kszałce zblżonym do rzedsawonego na rysnk.1. Rys..1 Nazewncwo zwązane z roflem aerodynamcznym Kszał rofl określany es orzez klka charakerysycznych cech: Cęcwa dłgość odcnka łączącego dwa skrane nky rofl lonczego. Szkeleowa rofl lna łącząca środk okręgów wsanych w rofl lonczy. Srzałka gęca maksymalne gęce ln szkeleowe od cęcwy rofl. Grbość rofl nawększa odległość omędzy dolnym a górnym konrem rofl merzona rosoadle do cęcwy. Grbość względna sosnek grbośc rofl do cęcwy. Naważneszym zadanem rofl es wywarzane sły nośne. Jes o składowa rosoadła do kernk rzeływ wyadkowe sły wyworzone na rofl. Składowa równoległa nazywana es słą oor. Rys. Składowe sły aerodynamczne 5
Sły e zależą od gęsośc rędkośc owerza oływaącego rofl a akże od owerzchn skrzydła oraz kszał rofl kąa naarca. Dwe osane zależnośc wyrażane są orzez wsółczynnk sły nośne sły oor. Wsółczynnk sły nośne: C Z F Z 1 V S (.1) Wsółczynnk sły oor: C X F X 1 V S (.) Zależne od rzeznaczena możemy wybrać rofl o namneszym wsółczynnk oor o nawększym wsółczynnk sły nośne lb o nawyższe doskonałośc C Z / C X. Sła wyadkowa dzałaąca na rofl es zależna od dwóch zawsk. Perwszym z nch es rozkład cśnena wokół rofl (sła cśnenowa) a drgm arce owerzchnowe omędzy owerzem a łaem (sła arca owerzchnowego). Na rysnk rzedsawone są sły ścnaące (syczne) F sły cśnenowe (normalne) F n na małym elemence owerzchn. Dodaąc do sebe składowe równoległe do kernk rzeływ orzymemy słę oor a rosoadłe słę nośna. Rys..3 Składowe syczne normalne sły aerodynamczne Sły arca Sła arca es w dżym son zależna od ego czy w rzeływe wykszałc sę warswa rzyścenna rblenna czy lamnarna. Zależność ą lsre rysnek.4. 6
Rys..4 Zależność wsółczynnka sły arca od lczby Reynoldsa Nsk wsółczynnk arca owerzchnowego w rzeływe lamnarnym es zwązany z mneszym nż w rzeływe rblennym gradenem rędkośc rzy ścance. Węce na ema rblenc w dalsze częśc oracowana. Sły cśnenowe Ważnym elemenem maącym wływ na welkość wywarzane sły nośne rzez rofl es rozkład cśneń wokół rofl. Na górne ego srone owsae odcśnene a na dolne nadcśnene. W oblż czoła rofl względna rędkość malee do zera (es o zw. nk sęrzena). Przeływ nasęne rzysesza osągaąc nawększą względną rędkość w oblż mesca o nawększe grbośc zwalna zblżaąc sę do końca rofl. Tyowy rozkład cśnena na rofl okazany es na rysnk.5. Rys..5 Tyowy rozkład cśnena na rofl 7
Aby móc orównać różne rofle ze sobą wykorzyse sę bezwymarowy wsółczynnk cśnena: C P 1 V (.3) gdze: cśnene w danym nkce rofl cśnene w rzeływe nezabrzonym. Wsółczynnk en es wylczany dla każdego nk rofl meszczany es na wykrese. Pole od wykresem es równe warośc wsółczynnka sły nośne. Rys..6 Rozkład wsółczynnka cśnena wzdłż rofl Przeływ rblenny Zdecydowana wększość rzeływów wysęących w rakyce nżynerske o rzeływy rblenne. Os ego rodza rch ceczy es o yle kłoolwy że w danym nkce rzesrzen rędkość chwlowa ne es sała. Podlega ona flkacom. Zawsko o rzedsawone es na rysnk.8. 8
9 Rys..8 Grafczne rzedsawene rędkośc średne rędkośc flkac Do os rzeływ rblennego naczęśce sosowana es meoda RANS (Reynolds- Averaged Naver-Sokes). W meodze e rędkośc rzedsawana es w osac smy rędkośc średne flkac rędkośc [6]: z y z y (.4) gdze: T T d T 0 1 lm (.5) Rozarzmy równana Navera-Sokesa w osac: 0 (.6) f 1 (.7) Jeżel odsawmy d. średnmy równana o czase orzymamy: 0 (.8) f 1 (.9)
Nasęne możemy wykonać nasęące rzekszałcena: f 1 (.10) f S (.11) gdze: S 1 (.1) I osaeczne orzymemy: f S (.13) Wdzmy że w równanach orócz doychczasowych średnonych zmennych rędkośc cśnena oawły sę nowe będące średnonym loczynem flkac rędkośc. Powode o że mamy węce newadomych nż równań. Powsało klka meod roonących ak domknąć en kład równań. W rzedsawonym ćwczen wybrane zosały dwe: k ( dodakowe równana) Reynolds sress (5 dodakowych równań). Podsawową różncą es lczba równań żywanych do domknęca kład. Ogólne można rzyąć że m es ona wększa ym dokładnesze będą wynk ale czas oblczeń będze dłższy. Przebeg ćwczena Należy rchomć rogram FLOWLAB nasęne zaznaczyć Sar a new ob wybrać z lsy ćwczene zayłowane Profl wcsnąć rzycsk Sar. W nowo owarym okne erwszą wdzmy zakładkę GEOM. Mamy w ne do wybor 3 rodzae rofl: ClarkY NACA 001 NACA 415. Cęcwa rofl es salona na 04036 m ne można e zmenać. Po wyborze neresącego nas rofl wcskamy rzycsk Swórz rzechodzmy do zakładk MESH (należy klknąć obrazek z ym nasem lb rzycsk Dale). Ta można wybrać gęsość sak. Im będze ona gęssza ym dokładnesze będą oblczena ale dłższy będze czas ch wykonywana. Wyberz sakę oznaczoną ako Średna (z rozwalnego men) nacśn rzycsk Swórz. Nasęne rzedź do zakładk PHYS. Możemy wybrać edną z rzech meod modelowana lekośc: rzeływ nelek meoda k meoda RANS. Należy wybrać edną z nch rześć do zakładk SOLV. W e zakładce można serować lczbą wykonywanych rzez rogram erac oraz dokładnoścą oblczeń. Men wybor znadące sę onże doyczy wybory czy chcemy wznowć oblczena od osane zaamęane warośc (Resar) czy rowadzć e od nowa (New). Pozosaw domyślne 10
warośc wcśn rzycsk Ier. W ym momence rogram rozoczne oblczena. Po ch zakończen rzedź do zakładk RPTS. Znadą sę am oblczone warośc wsółczynnka oor wsółczynnka sły nośne kóre należy zameścć na wykresach w srawozdan. Z rozwalnego men można wybrać wykres lsrący rozkład wsółczynnków cśnena wzdłż rofl. W kolene zakładce POST możemy oberzeć wykresy rzedsawaące obszar oblczenowy. Do wybor są rzy rodzae wykresów: konrowy wekorowy oraz rzedsawaący drog cząseczek. Aby włączyć dowolny z nch należy odśwelć odowedną nazwę wcsnąć rzycsk Acvae. Nasęne można ak wykres edyować o wcśnęc rzycsk Modfy. N. można zmenć zmenną kóre warośc wyśwelane są na wykrese. W ym cel klkn rzycsk Ed rzy nase Conor w nowo owarym okne zmeń zmenną obszar oblczenowego (DOF) z rędkośc (velocy-magnde) na cśnene (ressre) wcśn rzycsk Aly. Aby wyłączyć dany wykres należy wcsnąć rzycsk Deacvae. Oberzy wszyske dosęne wykresy. Srawozdane W srawozdan należy zawrzeć wykresy wsółczynnka sły nośne wsółczynnka oor każdego z rzech rofl dla każde z rzech meod modelowana lekośc dla warośc kąa naarca od -5º do 0º co 5º. Jeden wykres dla ednego rofl. Dodakowo należy na wykresach zameścć dane z badań nelowych dołączone do nsrkc. We wnoskach należy nasać kóra z meod dae nalesze rzyblżene badań nelowych. 11