كنترل واماندگي ديناميكي يك بالواره با عدد رينولدز پايين به كمك يك تيغه كنترل‌ كننده حباب جدايش

Dynamic Stall Control of a Low Reynolds Number Airfoil with a Separation Bubble Control Blade

در مقاله حاضر، كنترل پديده واماندگي ديناميكي جريان ناپايا پيرامون بالواره ناكا 0012 در اعداد رينولدز پايين (حدود 000,130) به‌صورت عددي و در حالت دو‌بعدي مورد بررسي قرار گرفته است. بدين‌منظور، يك تيغه نازك با ارتفاع 5/0 درصد طول وتر به‌صورت عمودي روي لبه حمله بالواره قرار داده شده است تا از گسترش حباب جدايش آرام لبه حمله روي سطح جلوگيري كند. شبيه‌سازي عددي به‌كار‌رفته در حل جريان، بر پايه گسسته‌سازي شارهاي جابه‌جايي معادلات ناوير- استوكس ناپايا و آشفته توسط طرح «رو» مرتبه دوم و استفاده از يك روش صريح به شيوه حجم محدود در يك شبكه محاسباتي متحرك است. به دليل اهميت پارامترهاي زمان‌مند در مساله، دقت زماني مرتبه دوم به روش گام زماني دوگانه مورد استفاده قرار گرفته است. براي بررسي پديده واماندگي ديناميكي از سه الگوي نوساني با دامنه‌ها و فركانس‌هاي مختلف استفاده شده است. همچنين، به‌منظور تاييد صحت عملكرد برنامه رايانه‌اي، تعدادي از نتايج واماندگي استاتيكي و ديناميكي با نتايج تجربي معتبر مقايسه شده‌اند. نتايج حاصل از اين بررسي‌ها نشان داده است كه تيغه كنترل حباب تاثيرات قابل قبولي بر كنترل واماندگي ديناميكي داشته؛ به‌طوري كه اين تاثيرات با افزايش فركانس نوسان بيشتر شده است. بهترين نتيجه حاصل‌شده، در دامنه زاويه‌اي 5 درجه و فركانس كاهش‌يافته 15/0 است كه محدوده واماندگي ضريب برآ در حدود 50 درصد كاهش داشته و براي ضريب پسا واماندگي قابل ملاحظه‌اي رخ نداده است.

In the present paper, a two dimensional numerical analysis of the dynamic stall phenomenon associated with unsteady ?ow around the NACA 0012 airfoil at low Reynolds number (Re ? 130000) is studied. For this purpose, a thin blade with height of 0.005 chord length was placed vertically on the airfoil to control the bursting of the laminar leading edge separation bubble. The numerical simulation of flow is based on discretization of convective flaxes of the turbulent unsteady Navier-stokes equations by second-order Roe’s scheme and an explicit finite volume method in a moving coordinate system. Because of the importance of the time dependent parameters in the solution, the second-order time accuracy is applied by dual time stepping approach. Three oscillating patterns with different frequencies and angular amplitudes were used to study the dynamic stall phenomenon. In order to validate the operation of computer code, some results for static and dynamic stall are compared with experimental data. The results of this study showed that the burst control blade had acceptable effects on the dynamic stall control; so that these effects were increased while the oscillation frequency was raised. The best result occurs in 5 degree angular amplitude and reduced frequency of 0.15. The lift stall reduced 50% and there was no obvious stall in drag coefficient.