ارزیابی رفتار گردابه‌های بال مثلثی در زوایای حملة بالا با آشکارسازی لیزری و حل عددی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 کارشناس ارشد / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 دانشجوی دکتری / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این پژوهش جریان گردابه‌ای روی بال مثلثی با زاویة پسگرایی 70 درجه و تأثیر تغییرات زاویة حمله بر گردابه‌های تشکیل‌شده روی بال مثلثی به‌کمک تونل دود و نور لیزر به‌روش آشکارسازی جریان بررسی شده است. برای این منظور، از مدل اسپالارت آلماراس نرم‌افزار فلوئنت برای بررسی عددی استفاده شده است. مطالعات پیشین نشان می‌دهد که تغییرات زاویة حمله بیشترین اثر را بر گردابه‌های تشکیل‌شده روی بال می‌گذارند، لذا در این پژوهش تأثیر زاویة حمله بر اندازه، مکان فروپاشی گردابه و ایجاد پدیدة واماندگی روی بال بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش زاویة حمله سبب بزرگتر شدن گردابه‌های روی بال و افزایش فاصلة مرکز گردابه از سطح می‌شود. بزرگتر شدن گردابه سبب افزایش نیروی بـرا و بالارفتن قدرت مانور هواپیما می‌شود. زاویة حمله‌های بالا بی‌نظمی ناگهانی در ساختار گردابة لبة حمله ایجاد می‌کنند که فروپاشی گردابه گفته می‌شود و باعث کاهش قدرت مانور هواپیما می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of wing vortex behavior at high angles of attack by using laser visualization and numerical method

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Dehghan Manshadi 1
  • Mehdi Feizian 2
  • Mehrdad Bazazzadeh 1
  • Mehdi Eilbeigi 3
چکیده [English]

In this study, the vertical flow on a sharp edged, 70 degrees swept back delta wing was experimentally investigated in a smoke tunnel, using laser sheet technique. Previous studies show that changing Reynolds number has little effect on the vortex structure of sharp edged delta wings, although the angle of attack has the major effect. Furthermore, Spalart Almaras model is used for numerical investigation on the delta wing. The effect of angle of attack on size and break-down location of the vortices on the wing was studied. The results show that increasing of the angle of attack increases the size of the vortices and the height of the vortex core to the wing surface as well. The bigger vortex on a delta wing leads to increasing the lift of the wing and it increases the maneuverability of the aircraft. Abrupt changes occur in the structure of the vortices at very high angles of attack which is designated as vortex break-down. The vortex break-down cause’s intense oscillation of the surface pressure of the wing and it decreases the aircraft maneuverability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • flow visualization
  • delta wing
  • angle of attack
  • vortex break down
  • sweep angle

[1] Nangia, R. K. “Semi-Empirical Prediction of Vortex Onset & Progression on 65 Delta Wings RTO-AVT-113.” AIAA, 2008, 384.

[2] Munro, C. D., P. Krus. “Implications of Scale Effect for the Prediction of High Angle of Attack Aerodynamics.” Progress in Aerospace Sciences 41, 2005, pp. 301-322.

[3] Luckring, J. “A Survey of Factors Affecting Blunt Leading-Edge Separation for Swept and Semi-Slender Wings.” AIAA, 2010, 4820.

[4] Dutta, S., K, Muralidhar, K. “Influence of the orientation of a square cylinder on the wake properties.” Experiments in Fluids 34, 2003, pp. 16-23.

[5] Pashilkar, A. “Surface Pressure Model for Simple Delta Wings at High Angles of Attack.” Sadhana Vol. 26, Part 6, 2001, pp. 495-515.

[6] سلطانی، محمدرضا، علیرضا داوری. "بررسی تجربی جریان روی یک بال با ضریب منظری پایین." استقلال، س. 20، ش. 2، 1380.

[7] سلطانی، محمدرضا، علیرضا داوری. "بررسی تجربی گردابه‌های به‌وجود آمده روی بال های مثلثی." شریف، ش. 19، س. 17، 1380.

[8] Lowson, M. V. “Visualization Measurements of Vortex Flows.” Journal of Aircraft, Vol. 28, No. 5, 1991, pp. 320-327.

[9] سلطانی، محمدرضا، احمد شرفی، مجتبی دهقان منشادی. "بررسی میدان سرعت حول یک ترکیب بال - کانارد با استفاده از روش­های تجربی و شبکة عصبی." شریف، ش. 46، س. 24، 1387.

[10] فیضیان، مهدی، مجتبی دهقان منشادی، مهرداد بزاززاده، مهدی ایل بیگی. "مطالعة جریان گردابه­ای و تأثیر زاویة تیزی لبة حملة بال مثلثی با آشکارسازی دود." دوازدهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، تهران، 1391.

[11] Payne, F. M., K. D. Visser. “Leading edge vortex flow studies at the University of notre dame steady and unsteady investigations.”1983-2000.

[12] Verhaagen, N. G., B. C. Van Bossuyt. “Flow on a 65-Deg Blunt Apex.” AIAA, 2006-3005.

[13] Huang, X. Z. “Critical Assessment of Test Cases on Vortex Breakdown over Slender Delta Wings under Static Model Conditions.” RTO-TR-AVT-080, 2009.