بررسي تجربي اثر بال‌ زدن بر نيروهاي برآ و پيشران بال سه بعدي

Experimental investigation of the effect of flapping on the lift and thrust forces of 3D-wing

اثر بال‌زدن بر نيروي برآ و پيشران در بال سه بعدي در محدوده اعداد رينولدز پايين (كمتر از 200000) و فركانس‌هاي كاهش يافته مختلف با استفاده از آزمون تجربي در تونل باد مادون صوت مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايش‌ها در محدوده اعداد رينولدز 42000 تا 170000 كه محدوده اعداد رينولدز براي پرندگان واقعي است صورت پذيرفته است. فركانس‌هاي كاهش يافته مورد بررسي نيز در محدوده 0 تا 0/45 مي‌باشد كه اغلب پرندگان در اين محدوده پرواز مي‌كنند. آزمون‌ها در زواياي حمله 0 تا 24 درجه صورت پذيرفته است. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد افزايش فركانس كاهش يافته تا 100 درصد نيروي برآ را افزايش داده و در برخي از شرايط نيروي پسا را به صفر رسانده است. همچنين افزايش فركانس كاهش يافته باعث تأخير در زاويه واماندگي بال شده است. نتايج به دست آمده در تغيير عدد رينولدز نشان مي‌دهد كه با تغيير عدد رينولدز از 42000 به 86000 لايه مرزي در بخش وسيع‌تري از سطح بال از آرام به آشفته تبديل مي‌گردد، لذا بيشينه ضريب برآ به ميزان 40% افزايش مي‌يابد. همچنين مشخص شد كه تأثير فركانس كاهش يافته بر نيروي برآ وابسته به زاويه حمله است به گونه‌اي كه در زواياي حمله پايين افزايش فركانس كاهش يافته تأثيري بر ضريب برآ نداشته اما با افزايش زاويه حمله تأثير مثبت فركانس كاهش يافته بر ضريب نيروي برآ بيشتر شده است.

Effects of flapping on lift and thrust forces in a 3D flapping wing have been investigated at low Reynolds numbers and several reduced frequencies, using experimental tests in a subsonic wind tunnel. Tests have been performed at Reynolds numbers 42000 to 170000 and reduced frequencies 0 to 0.45 that most birds flight at this ranges. Also, the ranges of the angle of attacks are between 0°-24°. Results have shown that an increase of reduced frequency can enhance the lift force by up to 100 percent and in some cases reduce drag force to zero. Furthermore, increment of reduced frequency has caused a delay in stall of the wing. Also by increasing the Reynolds number from 42000 to 86000, the major region of the boundary layer of the wing surface becomes turbulent, so maximum lift force increases by 40 percent. Wind tunnel test results show that the effect of reduced frequency on the lift force was dependent on the angle of attack, so at the lower attack angles, the increase of reduced frequency did not affect the lift coefficient, but, with increment in the angle of attack, the positive effect of the reduced frequency on the coefficient of the lift force increased.