بررسي عددي اثر صدمه ناشي از اصابت گلوله بر روي بال هواپيما

Numerical Study of the Destruction Effects Due to the Collision of Bullet on an Airplane Wing

در پژوهش حاضر، با استفاده از نرم‌افزارAnsys-Fluent،شبيه‌سازي سه‌بعدي جريان عبوري از روي دو نمونه بال سالم و بال آسيب‌ديده ستاره­اي شكل ناشي از اصابت گلوله با فرض جريان ناپايا، تراكم- ناپذير و لزج صورت گرفت تا اثرات ناشي از وجود آسيب روي بال بر روي ضرايب و عملكرد آيروديناميكي مانند ضرايب برآ و پسا مشاهده گردد. جهت انجام اين مطالعه براي بال متشكل از ايرفويل مقدار عدد رينولدز برابر با در نظر گرفته شده است. پس از شبكه‌بندي و استقلال حل از شبكه، اعتبارسنجي نتايج صورت گرفته است. به‌دليل آشفته بودن رژيم جريان، جهت بررسي دقيق مساله در نزديك ديواره و لايه ­هاي خارجي از مدل توربولانسي استفاده شده است. نوآوري تحقيق حاضر، علاوه بر مدل توربولانسياشاره شده، از مدل­ هاي توربولانسي و نيز جهت شبيه‌سازي مساله استفاده گرديده و به بررسي تفاوت ­هاي ناشي از به‌كارگيري آنان پرداخته شده است. نتايج عددي با نتايج معتبر موجود اعتبارسنجي شده و تطابق خوبي بين اين دو مشاهده گرديد. سپس نتايج عددي حاصل نشان مي ­دهند كه صدمه ستاره­اي روي بال منجر به كاهش نيروي برآ، افزايش نيروي پسا و در نتيجه كاهش عملكرد آيروديناميكي بال مي­گردد. همچنين نتايج نشان دادند كه با افزايش زاويه حمله، صدمه ستاره­ اي روي بال به شدت نيروي پسا را افزايش و نيروي برآ را كاهش مي ­دهد.

In the present research, studies were conducted by a three-dimensional simulation of fluid flow passing around both an undamaged wing and a wing damaged by a bullet (namely a star-shaped damaged wing), using the Ansys-Fluent numerical software. We assumed a viscous, unsteady and incompressible flow to observe the effects of wing damage on aerodynamic performance and coefficients such as the lift and drag coefficients. In order to conduct the study, for the wing consisting of NACA 4412 airfoil, the Reynolds number (Re) value was considered equal to 1×106. After meshing and gaining grid independency, the results were validated. Due to the turbulence of the flow regime, we have used the kω− sst turbulence model to properly investigate the problem near the wall and outer layers. As a novelty in the present study, in addition to the mentioned model, 𝑘𝜔−𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟𝑑 and 𝑘𝜔 𝐵𝑆𝐿 turbulence models have also been used to simulate the problem and examine the differences resulting from their usage. The numerical results were validated with the valid results available, as a good agreement was observed. The numerical results show that a star-shaped damaged in the wing leads to reducing the lift force, increasing the drag forces and thus reducing the aerodynamic performance of the wing. Also, the results show that by increasing the angle of attack, a severe star-shaped damage on the wing reduces the lift forces and increases the drag forces.