بررسي اثر سطح بر آيروديناميك بالواره نزديك ديواره در جريان نوساني

Investigation of Ground Effect on Aerodynamic Characteristics of Airfoil in Oscillatory Flow

هنگامي كه يك بال در نزديكي يك سطح ديواره قرار مي‌گيرد، دو پديده رخ مي‌دهد. يكي افزايش برآ و ديگري كاهش پسا كه در نهايت، موجب افزايش نسبت برآ به پسا مي‌شود. اين پديده به نام اثر سطح يا اثر زمين شناخته مي‌شود. در اين مقاله، يك شبيه سازي دو بعدي براي جريان هاي نوساني در اطراف يك بالواره در نزديك زمين انجام شده است. تاثير فاصله بالواره، سرعت جريان نوساني، فركانس هاي مختلف و اثر متقابل هركدام بر يكديگر در فاصله دور و نزديك از سطح، روي ضرايب آيروديناميكي، مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. پس از بررسي استقلال از شبكه و اعتبار سنجي كار حاضر، جريان نوساني گذرنده از روي بالواره NACA 4412به كمك نرم افزار فلوينت شبيه سازي مي‌شود. افزايش برآ، در اثر گير افتادن و فشرده شدن هوا بين سطح زيرين بال و ديواره است. كاهش پسا نيز در اثر جت كنار ديواره به وجود مي‌آيد كه در توزيع فشار دم تاثير گذاشته و آن را افزايش مي‌دهد. در اين تحقيق، اثر دامنه و همچنين فركانس نوسان جريان آزاد ورودي در فواصل مختلف نزديك به سطح، مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. با توجه به نتايج به دست آمده در حالت ناپايا، با كاهش سرعت جريان آزاد ضريب برآ، افزايش و ضريب پسا كاهش مي‌يابد. همچنين با افزايش فركانس جريان ورودي، ضريب پسا كاهش مي‌يابد.

When a wing is placed near a wall surface, two phenomena occur. The lift force is increased and the drag force is reduced, which will finally lead to a high lift to the drag ratio. This phenomenon is known as the surface effect or ground effect. In this work, a 2D simulation is developed to investigate the effect of the oscillatory flow around a NACA 4412 airfoil near a wall surface. The effect of wing distance from the surface and the amplitude and frequency of the oscillating flow are analyzed on the aerodynamic coefficients. The lift coefficient is increased due to the air compression and trapping between the underside of wing and the wall. The drag coefficient is reduced because of wall jet at the trailing edge, which increases the back pressure. According to the results obtained in the unsteady case, by reducing the amplitude of free-stream velocity, the lift coefficient is enhanced and the drag coefficient is reduced. Also the drag coefficient decreases due to the increasing frequency in the oscillating flow.