بررسي تجربي سرعت فلاتر يك ايرفويل دو درجه آزادي در جريان مادون‌صوت تراكم‌ناپذير و مقايسه با نتايج تيوري

Experimental Study of an Airfoil with Two Degrees of Freedom in the Low-Subsonic Flow and Compared with Theoretical Results

در مقاله حاضر جهت انجام آزمون تجربي، تحليل خطي و غيرخطي ايرفويل دو درجه آزادي در جريان مادون‌صوت تراكم‌ناپذير مورد بررسي قرار گرفته است. معادلات حاكم از روش لاگرانژ و با استفاده الگوي آيروديناميكي واگنر براي حل در حوزه زمان استخراج شده است. سامانه فلاتر دو درجه آزادي، تركيبي از دو مود خمشي و پيچشي مي‌باشد. اين سامانه شامل يك بال صلب قابل نصب بر روي تكيه‌گاه الاستيك براي آزمايش فلاتر است. مطالعه حاضر بررسي تجربي رفتار يك ايرفويل دو درجه آزادي بر روي بستر الاستيك جهت جابه جايي عرضي و پيچشي بدون لقي است. در تحليل‌هاي اكادميك معمولاً فلاتر دو درجه آزادي تركيبي از دو مود خمشي و پيچشي است. تكيه‌گاه‌هاي سامانه، قابليت جابه جايي در دو جهت مورد نظر را در مواجه با پديده فلاتر ايجاد مي‌كند. با توجه به محاسبات تيوري، يك سامانه فلاتر دو درجه آزادي با تكيه‌گاه‌هاي الاستيك (فلكسچرهاي خمشي و پيچشي) ساخته و كاليبره گرديد. در خلال آزمايش تجربي، پديده فلاتر با دو مود خمشي و پيچشي در سرعت هاي مختلف مشاهده شد. بررسي نتايج آزمايش هاي تونل باد و پارامترهاي موثر نشان مي‌دهد كه افزايش نسبت فركانسي باعث كاهش سرعت فلاتر مي‌شود، اما اين كاهش در يك نسبت فركانسي به حداقل خود رسيده و سپس دوباره افزايش مي‌يابد. همچنين مشاهده شد كه افزايش فاصله محور الاستيك از لبه حمله منجر به افزايش سرعت فلاتر مي‌گردد.

In this paper, linear and nonlinear analysis of an airfoil with two degrees of freedom in incompressible flow is accomplished for experimental test. Respective equations are extracted by Lagrangeʹs method and used Wagner’s theory to solve this equation in time domain. Two-degree-of-freedom flutter is a combination of bending and torsion vibration modes. A flutter mount system with flexure supports has been developed for flutter tests with rigid wings in wind tunnels. This current study is an experimental investigation into the behaviour of a 2DOF wing section with a flexible structural linearity and nonlinearity support in pitch and plunge motion without free-play. This support system must be providing a well-defined 2DOF dynamical system on which rigid wings can encounter flutter. A classical 2DOF flutter can be described as combination of bending and torsion vibration modes. Evaluation of the results of wind tunnel experiments and effective parameters show that increasing frequency ratio cause the speed of flutter to decrease but it reducedes to minimum value at a frequency ratio and then it increase. Furthermore, it is observed that with increasing the distance center of elastic-axis from leading edge flutter speed decreases.