بررسي تجربي لايه مرزي روي يك ايرفويل مافوق بحراني نوساني ( پيچ) در جريان تراكم پذير با استفاده از سنسورهاي فيلم داغ

Experimental Investigation of Boundary Layer on an Oscillating (Pitching) Supercritical Airfoil in Compressible Flow using Multiple Hot Film Sensors

مشخصات آيروديناميكي ايرفويل، بشدت متاثر از رفتار لايه مرزي است. اين رفتار و پديده‌هاي متشكله به پارامترهاي مختلف اعم از عدد رينولدز، زاويه حمله، حركت نوساني، عدد ماخ محلي و تراكم پذيري وابسته است. در اين پژوهش، آزمايش‌هايي در زواياي حمله قبل از استال براي مطالعه رفتار ميدان جريان تراكم پذير، بويژه لايه مرزي روي يك ايرفويل مافوق بحراني در شرايط پايا و ناپايا، نوسان پيچ، در تونل باد سرعت بالا انجام گرديد. آزمايش‌ها در اعداد ماخ 4/0و 5/0 با حداكثر زاويه حمله 6 درجه در شرايط استاتيكي و تحت دامنه 1 و 3 درجه و فركانس 3 و 6 هرتز در شرايط ديناميكي انجام شده است. اندازه گيري ها شامل، توزيع فشار و تغييرات تنش برشي با كمك سنسورهاي فيلم داغ بوده است. اثرات تراكم پذيري، عدد ماخ جريان آزاد، زاويه حمله متوسط، فركانس كاهش يافته و دامنه نوساني بر نواحي مختلف لايه مرزي در شرايط پايا و ناپايا، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج در حركت نوساني، حاكي از پايايي مشخصات لايه مرزي در سيكل‌هاي مختلف نوسان مدل بوده، تاخير در وقوع گذار پيچ نسبت به شرايط پايا و همچنين نامتتقارن بين گذار و آرام سازي مجدد در يك سيكل كامل نوسان است.

The aerodynamic characteristics of an airfoil are highly affected by the behavior of the boundary layer. This behavior, and the related phenomena, depend on such different parameters as Reynolds number, angle of attack, unsteady motion, local Mach number, and compressibility. In this work, a series of static and dynamic (pitching motion) tests were performed at the pre-stall angle of attacks in a high speed wind tunnel to study the steady and unsteady behaviors of the compressible boundary layer on a supercritical airfoil. Some static tests were performed at the Mach numbers of 0.4 and 0.5 with a maximum angle of attack of 6?, oscillation amplitudes of 1? and 3?, and oscillation frequencies of 3 and 6 Hz in sinusoidal pitching motions. The measurements involved pressure distribution and shear stress variations using multiple hot film. The effects of compressibility, free stream Mach number, mean angle, reduced frequency, and oscillation amplitude were also investigated. The results obtained show a transition delay in the pitching motion with respect to the steady conditions and an asymmetry between transition and relaminarization during the pitching motion.