بهينه‌سازي مشخصات حركتي يك ايرفويل نوساني در نزديكي سطح آب با استفاده از الگوريتم ژنتيك و روش پاسخ سطح

Optimization of Oscillation Airfoil near the Water Surface, Using Genetic Algorithm and RSM Turbulence Model

در اين تحقيق، حركت نوساني ايرفويل در جريان لزج، آشفته، و پايا، در نزديك سطح آب، به منظور بهينه سازي تاثير پارامترهاي هندسي و نوساني بر ضرايب آيروديناميكي ايرفويل توسط يك روش عددي شبيه­ سازي شده است. در اين شبيه­ سازي، معادلات ناويراستوكس با استفاده از روش حجم­ محدود با دقت مرتبه­ دوم گسسته و توسط الگوريتم پيمپل حل شده ­است. و براي بهينه سازي از الگوريتم ژنتيك در روش پاسخ سطح استفاده شده است. در روند شبيه­ سازي، براي پيش ­بيني سطح آزاد سيال، روش كسر ­حجمي مورد استفاده قرار گرفته ­است. مقايسه قسمتي از نتايج اين شبيه ­سازي، با داده­ هاي عددي مربوط به يك ايرفويل نوساني در نزديكي سطح زمين صحت تحقيق را تاييد مي­ نمايد. اين شبيه سازي در سه فركانس كاهيده، سه دامنه نوسان و سه فاصله ايرفويل از سطح آب انجام شده است. نتايج حاصل نشان مي ­دهد كه در نزديك سطح، ارتفاع پروازي نسبت به دو پارامتر ديگر بر ضرايب آيروديناميكي موثرتر است. همچنين به بهينه سازي با روش پاسخ سطح و الگوريتم ژنتيك پرداخته شده است. نتايج حاصل نشان مي­دهد كه بالواره با فاصله­ ي پروازي بي بعد 0.539، فركانس كاهيده 0.5 و دامنه نوسان بي بعد 0.025 بهينه ­ترين مقدار نسبت ضريب برآ به پسا را ايجاد مي ­كند.

In this study, oscillations of an airfoil in a viscous, turbulent, and unsteady flow near a water surface have been numerically simulated to optimize the effect of geometric and oscillatory parameters on aerodynamic coefficients of airfoil. In this simulation, the Navier-Stokes equations are dissected using finite volume method with second-order accuracy and are solved by the Pimple-algorithm and the genetic algorithms in the surface response methodology (RSM) has are used for optimization. In the process of simulation, volume fractionation method has been used to predict the free surface of the flow. Comparing a part of the results of this simulation with numerical data for an oscillating airfoil near the ground confirms the accuracy of the investigation. This simulation is done in three reduced frequencies, three amplitudes and three flight altitudes. The results show that flight altitude is more effective on aerodynamic coefficients than two other parameters near the surface. Also, optimization done by surface response method and genetic algorithm, the results are shown airfoil in dimensionless flight altitude 0.539, reduced frequency 0.5 and dimensionless amplitude 0.025 create the optimal value of the ratio of the coefficient of lift to drag.