مطالعه پارامتري كنترل غيرفعال تداخل شوك و لايه مرزي بر ايرفويل با محفظه و سطح متخلخل در جريان گذر صوتي

Numerical Study of Shock-Boundary Layer Interaction on an Airfoil with Cavity and Porous Surface: Parametric Investigation in a Transonic Flow

در اين مقاله به مدل سازي عددي كنترل جريان بر روي يك ايرفويل NACA0012 به كمك سطح متخلخل در شرايط گذر صوتي پرداخته مي-شود. حل جريان به صورت آشفته و در شرايط جريان پايا مي‌باشد. بر اساس نتايج، استفاده از سطح متخلخل باعث مي‌شود كه اثر شوك نرمال قوي تشكيل شده روي سطح ايرفويل تضعيف شده و ضريب پسا حدود 21 درصد كاهش يابد. اين روش همچنين باعث تعويق جدايش جريان مي‌شود. البته تاوان اين از بين رفتن اثرات تداخل شوك و لايه مرزي، كاهش ضريب برآ مي‌باشد. در اين مقاله به بررس تاثير اين روش كنترلي بر ضريب برآ و پسا به طريقه مدل‌سازي هندسي سطح متخلخل پرداخته مي‌شود. كارايي اين روش كنترلي به عوامل مختلفي از جمله پارامترهاي هندسي بستگي دارد. بدين منظور در اين مطالعه پارامتري به صورت دو بعدي به بررسي عمق محفظه، محل قرارگيري محفظه، طول محفظه، تعداد حفره سطح متخلخل و شكل هندسي محفظه پرداخته مي‌شود. در نهايت نتايج مطالعه پارامتري پديده نشان دهنده بهينه‌ترين عمق با 7/0 ضخامت ايرفويل، بهينه‌ترين حالت در قرارگيري محفظه در حالت سه چهارم محفظه در بالادست شوك، طول بهينه محفظه به اندازه 2/0 طول وتر ايرفويل مي‌باشد. بررسي شكل هندسي محفظه‌هاي مختلف نشان مي‌دهد كه بهينه‌ترين شكل هندسي محفظه به شكل رمپ مي‌باشد.

This paper studies numerically the problem of flow control on NACA0012 airfoil with porous surface in transonic flow. The flow is assumed turbulent and stationary. Results show that the normal shock intensity on airfoil surface is weak and consequently, the drag coefficient decrease 21 percent. This passive method also postpones the separation point. The penalty of this inappropriate effects reduction is lift reduction. The effects of this flow control method on lift and drag coefficients are investigated in this paper via geometric modeling of the porous surface. The efficiency of this method depends on various factors like as geometric parameters. For this purpose, we investigate the effects of cavity depth, cavity location, cavity length, number of porous surface holes and cavity shape in this parametric study. Finally the results of the parametric study show the optimum of cavity depth is 0.7 of the airfoil thickness, the optimum location of cavity is then 75% of the cavity length is located in upper side of shock wave, and the optimum length of cavity is 0.2 of chord. Study of geometric shapes of different cavities shows that optimum shape of cavity is ramp.