بررسي عددي تاثير پديده اثر سطح بر گذر جريان آرام به آشفته در اعداد رينولدز پايين

Numerical study about role of ground effect on flow transition from laminar to turbulent regime at low reynolds numbers

تمركز مطالعه حاضر بر روي گذر جريان آرام به آشفته حول ايرفويل متقارن در جريان آزاد و تحت پديده اثر سطح با عدد رينولدز پايين چهار هزار در زواياي حمله 5 و8درجهاست. براي حل معادلات جريان آشفته، لزج و ناپاياي حاكم بر جريان از روش حجم محدود استفاده شده است. نتايجباداده-هايتجربيديگرانمقايسهشدهومطابقتخوبيدر پيش بيني ضرايب آيروديناميكي تحت اثر پديده سطح و جريان آزاد با اعداد رينولدز پايين مشاهده مي شود. درالگوريتم عددي استفاده شده براي كوپل كردن ميدان‌هاي سرعت وفشارازروش سيمپل سي وبراي گسسته‌سازي معادلات مومنتم از روش مرتبه‌ دوم و جهت مدل‌سازي آشفتگي جريان ازمدل چهارمعادله اي استفاده شده است. نتايج نشان مي دهد روش حل عددي استفاده شده به منظور شبيه سازي جريان با عدد رينولدز پايين، قادر به تشخيص گرداديان فشار معكوس بوده و حباب هاي جدايش و گذر جريان آرام به آشفته لايه مرزي مشاهده شده است. همچنين نتايج نشان مي دهد محل تشكيل حباب جدايش آرام، طول آن و گذر جريان آرام به آشفته تحت تاثير حضور سطح زمين قرار مي گيرد بطوريكه تحت تاثير اثر سطح، محل گذر جريان و تشكيل حباب به لبه حمله ايرفويل متمايل شده و توزيع فشار روي ايرفويل تحت تاثير تغيير محل تشكيل حباب ها است و در محل تشكيل حباب‌هاي جدايش آرام، توزيع فشار دچار تغيير روند مي گردد.

This study focuses on transition of laminar to turbulent flow around a symmetrical airfoil at a low Reynolds number in free flow and flow near the ground at different angles of attack. Finite volume method is adopted to solve the unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) equation. Flow around the symmetrical airfoil SD8020 at a low Reynolds number (4000) at 5 and 8 degree angle attack has been simulated in free stream and near the ground numerically. Current numerical result is compared with other’s experiment and numerical result in free flow at low Reynolds number and flow in ground effect that good agreement has been obtained in aerodynamic coefficient prediction. SIMPLEC method is used for pressure and velocity coupling and flow equations discrete with Quick method. Transition-SST model is used for modeling turbulence of flow. Result shows that the current numerical method can detect adverse pressure gradient, laminar separation bubble and transition of laminar flow to turbulent. According to the result, in ground effect location of laminar separation bubble, length of bubble and location of transition is moved to leading edge and pressure distribution is effected by location of laminar separation bubble.