بررسي تجربي لايه‌مرزي ايرفويل فوق بحراني تحت حركت نوساني پيچشي

Experimental investigation of unsteady boundary layer over a supercritical airfoil

در اين مطالعه، پروفيل سرعت لايه‌مرزي ناپايا روي سطح يك ايرفول فوق بحراني تحت نوسان پيچشي اندازه‌گيري و تحليل شده است. اندازه‌گيري با استفاده از يك لايه‌مرزي حاوي لوله‌هاي نازك فشار كل مستقر در فاصله‌ي ربع وتر ايرفويل از لبه‌ي حمله و روي سطح بالايي آن صورت گرفته است. در حالت استاتيك تاثير زاويه‌ي حمله از 3- تا 14 درجه و سرعت جريان آزاد از 40تا70 متربرثانيه بررسي شده است؛ و در حالت ديناميكي در جريان آزاد با سرعت 50 متربرثانيه، تاثير دامنه‌ي نوسان در محدوده‌ي 3± تا10±درجه، فركانس كاهش يافته در محدوده‌ي 007/0 تا 0313/0 و زاويه‌ي اوليه‌ي ايرفويل (زاويه‌ي متوسط) در محدوده‌ي 3- تا 6 درجه درطول يك دوره نوسان، مطالعه شده است. در بررسي نتايج ديناميكي از روش تحليل فركانسي براي يافتن فركانس غالب و ميزان دامنه‌ي آن استفاده شده است؛ همچنين تغيير رفتار پروفيل لايه‌مرزي در طول چرخه‌ي نوسان مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج حاصله نشان‌گر حلقه‌ي هيسترزيس براي ضخامت لايه‌مرزي است، كه با افزايش فركانس نوسان حلقه‌هاي هيسترزيس بازتر شده اند و همچنين با افزايش زاويه‌ي حمله‌ي لحظه‌يي در حركت بالارونده از ضخامت لايه‌مرزي كاسته شده است.

Boundary layer profile on the upper surface of a super-critical airfoil in pitching motion has been experimentally investigated. Measurements were performed using a boundary layer having total pressure slim tubes positioned at 25% of the chord from the leading edge on the upper surface. In the static mode, the effect of the angle of attack ranging from -3 to 14 degrees and for free-stream velocities of 40 m/s to 70 m/s were investigated, where for the dynamic case effects of oscillation amplitude varied between ±3 and ±10 degrees, reduced frequencies from 0.007 to 0.0313, and mean angles of attack between -3 and 6 degrees, on the boundary layer profile were studied for one oscillation cycle. Time series of each pressure signals acquired from the pressure sensors were processed after filtering and corrections. To study the amplitude of the dominated frequency in the velocity profile, Fast Fourier Transformation on the pressure signals acquired from each rake was used. The results indicate hysteresis loops for boundary layer thickness during upstroke and downstroke states and extension of width of hysteresis loops at higher reduced frequency. In addition, boundary layer thickness is decreased as the angle of attack is increased in the upstroke portion of the motion.