طراحي، ساخت و تحليل آيروديناميكي يك مدل كشتي هوايي كوچك كنترل از راه دور

Design, fabrication and aerodynamic analysis of a remote- controlled small airship model

در اين تحقيق، به طراحي، ساخت و تحليل آيروديناميكي يك كشتي هوايي كوچك كنترل از راه دور پرداخته مي شود. اين كشتي هوايي، بايد توانايي حمل يك محموله 2 كيلوگرمي را داشته باشد. در اين تحقيق با استفاده از روابط تيوري و تجربي موجود، به طراحي قسمت هاي مختلف يك كشتي هوايي از قبيل پوشش، كابين و مجموعه دم كنترلي پرداخته شده است. براي بررسي صحت طراحي صورت گرفته، از نرم افزار ديجيتال دتكام براي بررسي تحليلي عملكرد و همچنين فلوينت براي بررسي عددي جريان حول اين وسيله پرنده و محاسبه نيروها و گشتاورهاي وارده به آن استفاده شده است. بررسي ها، در سرعت جريان آزاد 15 متر بر ثانيه و در محدوده زاواياي حمله از 10- تا 10 درجه، انجام شده است. در بررسي توسط فلوينت، از شبكه بي سازمان و مدل آشفتگي استفاده شده است. نتايج بررسي ها نشان داد كه كشتي هوايي در نرم افزار ديجيتال دتكام بخوبي مدل شده است. همچنين در زواياي حمله پايين، همخواني خوبي بين داده هاي فلوينت و ديجيتال دتكام مشاهده مي شود و مي توان در مرحله طراحي، براي بدست آوردن ضرايب آيروديناميكي از نرم افزار ديجيتال دتكام بجاي فلوينت استفاده كرد. در تمامي زواياي حمله، كشتي هوايي داراي پايداري استاتيكي مي باشد و در زواياي حمله پايين داراي كمترين ميزان پايداري و بيشترين مقدار مانور پذيري است. ضريب پساي بدست آمده از نرم افزار ديجيتال دتكام داراي اختلاف فاحشي با ضريب پساي فلوينت و مراجع ديگر مي باشد و لذا براي پيش بيني آن در مراحل طراحي، نمي توان از نرم افزار ديجيتال دتكام استفاده كرد.

In this research, the design, fabrication, and aerodynamic analysis of a small remote-controlled airship are investigated. The airship must be capable of carrying a 2kg payload. In this research, the design of various parts of an airship such as envelope, gondola and tail has been investigated by using theoretical and empirical formulas. To check the accuracy of the design, digital datcom software was used to perform an analytical analysis as well as the fluent software to numerically evaluate the flow around the airship and calculate the forces and moments applied to it. The investigations were carried out at a free stream speed 15m / s and in the various angles of attack from -10 ° to 10 °. In the numerical study with fluent software, the unstructured grid and the turbulence model were used. The results showed that the airship was well modeled in digital Datcom software. Also, at low angles of attack, the good agreement between fluent's data and digital Datcom's data is observed. Digital Datcom's data can be used to obtain aerodynamic coefficients during the design phase. At all angles of attack, the airship has static stability and at low angles of attack, it has the least stability and maximum maneuverability. The drag coefficient obtained from Digital Datcom has a significant difference with the Fluent and other references data. therefore, Digital Datcom cannot be predicted at design phases for the drag coefficient.