بررسي عددي رفتار آيروديناميك ايرفويل تحت حركت نوساني پلانج در مجاور سطح

Numerical Study of Aerodynamic Behavior of a Plunging Airfoil in Ground Effect

هنگامي كه يك وسيله پرنده به يك سطح آبي يا خاكي نزديك مي‌شود، در الگوي ميدان جريان سيال اطراف آن تغييراتي به وجود مي‌آيد كه آن را اثر سطحي مي‌نامند. در اين پژوهش پديده اثر سطحي و اثر آن در ضرايب آيروديناميك و الگوي جريان اطراف ايرفويل‌هاي NACA0012 و LH37 در رژيم مادون صوت تراكم‌ناپذير در دو حالت استاتيك و ديناميك با حركت پلانج به‌صورت عددي بررسي شده است. حل ميدان جريان براساس معادلات ناوير- استوكس به‌همراه مدل آشفتگي k-𝜔 sst انجام شده است. ابتدا تاثير پديده اثر سطح بر تغيير ضريب برآ با درنظرگرفتن فواصل مختلف از سطح در حالت استاتيك بررسي شده است. سپس در هر فاصله از سطح، ايرفويل با يك فركانس و دامنه مشخص تحت نوسان پلانج سينوسي قرار گرفته و رفتار ضريب برآ در طول زمان بررسي شده است. نتايج تحليل استاتيك نشان‌دهنده‌ تغيير رفتار منحني برآ و نيز توزيع فشار روي سطح ايرفويل در فواصل بسيار نزديك به سطح متاثر از پديده اثر سطح بوده است كه به‌صورت كاهش برآ تا يك ارتفاع مشخص و سپس افزايش آن مشاهده مي‌شود. تحليل‌هاي ديناميك نيز نشان‌دهنده تغيير در دامنه نوسانات ضريب برآ و وجود يك اختلاف فاز در نقاط تحقق حداقل و حداكثر برآ‌، با نزديك‌شدن ايرفويل به سطح هستند. خطوط جريان اطراف ايرفويل براي فواصل مختلف از سطح نيز نشان‌دهنده تغيير الگوي جريان حول آن با نزديك‌شدن به سطح است.

When a flying vehicle is approaching a watery or earthy surface, the flow pattern around it is changed that is called the ground or surface effect. In this study, the phenomenon of ground effect and its effects on aerodynamic coefficients and flow pattern around NACA0012 and LH37 airfoils are numerically investigated. The analysis is done for statically and dynamically airfoils with plunging motion at subsonic incompressible flow regime. The Navier-Stocks governing equations are used with k-𝜔 SST turbulence model. At first the effects of ground effect on lift coefficient of airfoils are studied in various distance from surface, statically. Then at each position of airfoils from the surface the lift coefficient behavior of airfoils at sinusoidal plunging motion with the specified amplitude and frequency is investigated. the statically results show that the lift coefficient of airfoils and pressure distribution over them are changed when they approach the surface with respect to far from it, which is seen as decreasing to a certain height and then increasing it. Dynamically analyzes also indicate a change in the oscillation amplitude of the lift coefficient and the existence of a phase difference at the points of achievement of minimum and maximum lift, when the airfoils are an approach to the surface. The streamlines also showed the changes in flow field patterns around the airfoils, when they approach the surface.