بررسي تجربي اثر سطح بر واماندگي ديناميكي يك پرنده بالزن در حركت رو به جلو

Empirical Study of the Ground Effect on the Dynamic Stall of a Flapping Wing in Forward Flight

در اين تحقيق،اثرسطح بر واماندگي ديناميكي يك پرنده­ بالزن ساده و با بال داراي زاويه شكستگي در پرواز رو به جلو توسط روش تجربي بررسي شده است. براي اين منظور، ابتدا يك ساز و كاربالزن به همراه تجهيزات نصب در تونل ­باد طراحي و ساخته شده است. سپس بالزن ساده و بالزن داراي زاويه شكستگي، در فاصله از سطح 1 و 5/1 برابر طول وتر، فركانس بالزني Hz3/5 و زاويه حمله‌هاي0 تا 22/5در تونل ­باد با سرعت m/s3 مورد آزمايش قرار گرفته ­اند. همچنين به‌منظور بررسي تأثير فركانس بالزني و فاصله از سطح بر نيروي برآ، نيروي پيشران و توان مفيد، بالزن ساده و شكسته با زاويه حمله صفر، در فاصله از سطح­ هاي1، 1/5 و 2برابر طول وتر و فركانس ­هاي بالزنيHz0، 2، 3/5 و5 درسرعت m/s3تست شده است. نتايج نشان­ مي ­دهند كه واماندگي ديناميكي بالزن ساده با كاهش فاصله از سطح، در زاويه حمله كمتري نسبت به بال داراي شكستگي اتفاق مي­افتد. در كمترين فاصله از سطح (1 برابر طول وتر)، واماندگي بالزن ساده و بالزن با زاويه شكستگي1070 به ترتيب در 12/5 و 15 رخ داده ­است. علاوه بر اين،بالزن با زاويه شكستگي عملكرد بهتري نسبت به بالزن ساده دارد. نتايج اين تحقيق نشان مي­ دهد كه با كاهش فاصله از سطح و افزايش فركانس بالزني، نيروهاي آيروديناميكي و توان مفيد افزايش يافته است.

In the present study, the ground effect on the dynamics stall in the forward flight of a flapping wing with a bending deflection angle is empirically investigated. For this purpose, first, a bending deflection mechanism and the installed facilities for the wind tunnel are designed and fabricated. Then a simple bending flapping wing is empirically examined at 3 m/s velocity, 3.5 Hz flapping frequency h/c=1,1.5 and different angles of attack from 00 to 22.50. Also, to investigate the effects of flapping frequency and distance from the surface on the lift force, the thrust force and the loading power of the simple and bending flapping wing with no angle of attack, tests were carried out at 3 m/s velocity, h/c=1,1.5,2 and different flapping frequencies from 0 Hz to 5 Hz. The results indicate that with decreasing the distance from the surface, the dynamic stall of the simple flapping wing occurs at lower angles of attack compared to the bending flapping wing. More specifically, in the minimum distance from the surface (h/c = 1), the stall angles of the simple flapping wing and bending flapping wing (with bending deflection angle of 1070) take place at 12.50 and 150, respectively. The performance of the bending flapping wing is generally better than the simple flapping wing. Besides, by enhancing the flapping frequency and decreasing the distance from the surface, the aerodynamic forces and the loading power increase.