شبيه‌سازي جريان آشفته تراكم پذير حول سطوح متحرك بال يك هواپيماي تجاري سنگين پهن پيكر در فازهاي مختلف پرواز

Simulation of Turbulent Flow Around High Lift Devices of a Heavy Commercial Wide Body Aircraft In Different Phases of Flight

در اين مقاله، شبيه‌سازي CFD آيروديناميكي جريان آشفته تراكم پذير حول سطوح كنترل متحرك برآزاي بال هواپيماي تجاري سنگين پهن پيكر در فازهاي مختلف پرواز با مدل آشفتگي Spalart-Allmaras تك معادله‌اي چگالي مبنا براي استخراج ضرايب آيروديناميكي برآ، پسا و فشار انجام شده‌است. مدل‌سازي بال هواپيماي ايرباس A380 در ابعاد واقعي بر اساس ايرفويل فوق بحراني SC(2)-0610 با استفاده از نرم‌افزار طراحي سه‌بعدي SolidWorks براي توليد هندسه‌هاي دوبعدي و سه‌بعدي انجام شده‌است. توليد مش دوبعدي و سه‌بعدي بي‌سازمان در نرم‌افزار ANSYS Workbench با توجه به هندسه‌هاي مختلف ايرفويل/بال با سطوح كنترل انجام شده و سپس شبيه‌سازي CFD رژيم جريان آشفته تراكم پذير زير صوت براي بال در حالت دوبعدي و سه‌بعدي با استفاده از نرم‌افزار ANSYS Fluent انجام شده‌است. بررسي استقلال از شبكه مش و اعتبارسنجي مدل و مقايسه نتايج به‌دست آمده براي بال سه‌بعدي انجام شده‌است. تاثير پيكربندي‌هاي مختلف سطوح برآزاي اسلت و فلپ بال در لبه حمله و فرار ايرفويل/بال در زواياي حمله مختلف تا قبل از واماندگي بال بر اساس فازهاي مختلف پروازي (برخاستن، كروز و نشستن) بر روي ضرايب آيروديناميكي در رژيم جريان آشفته دوبعدي/سه‌بعدي مورد بررسي قرار گرفته‌است. تحليل نتايج به‌دست آمده براي نمودارهاي تغييرات ضرايب آيروديناميكي برحسب زاويه‌هاي حمله مختلف و ارائه كانتورهاي فشار، سرعت، عدد ماخ جريان و خطوط جريان بر روي ايرفويل (بال دوبعدي) و بال سه‌بعدي ارائه شده‌است.

In this paper, CFD aerodynamic simulation of turbulent compressible fluid flow around high lifting control surfaces of a wide body heavy commercial aircraft in different flight phases using Spalart-Allmaras single equation density based to extract of the lift, drag and mean pressure aerodynamic coefficients has been carried out. Modelling of the wing of Airbus A380 in the actual dimensions based on super critical airfoil SC(2)-0610 using 3D design software SolidWorks to generate 2D and 3D geometries has been done. The unstructured mesh in 2D and 3D according to the different configurations of 2D airfoil/3D wing control surfaces has been done using ANSYS Workbench meshing tools and then the CFD modelling for a turbulent compressible subsonic air flow regime in 2D and 3D using ANSYS Fluent is done. Mesh independence study, model validation and comparison of the results for the 3D wing is done. The effect of changes of different configuration of slat and flap lifting devices in the leading and trailing edges and for different angels of attack before stall of the wing according to different flight phases (take off, cruise and landing phases) on the aerodynamic coefficients in the 2D/3D turbulent flow regime have been investigated. Contours for pressure, velocity, Mach number distribution and velocity vectors around the A380 airfoil and wing control surfaces has been presented.