بررسی آزمایشگاهی توقف ناگهانی ایرفویل فوق بحرانی SC-0410 حین حرکت نوسانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشگاه آزاد اسلامی واحد فسا، فسا، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر رفتار آیرودینامیکی و زمان تأخیر ایرفویل فوق‌بحرانی SC-0410 در یک مانور کلاسیک مورد بررسی قرار گرفته است. این حرکت شامل نوسان پیچشی سپس توقف ناگهانی و در ادامه حرکت پایین‌رونده می‌باشد. در این تحقیق اثرات فرکانس کاهش‌یافته و مدت زمان توقف بررسی شد. این آزمایشات در تونل باد مدار بسته زیر‌صوت با مقطع 8/0× 8/0متر مربع انجام گرفت. حرکت نوسانی پیچشی حول محور ربع وتر توسط دستگاه نوسان‌ساز سینوسی در محدوده فرکانس کاهش‌یافته 10/0 تا 12/ 0 تولید شده و زاویه حمله متوسط و دامنه نوسان، ثابت در نظر گرفته شده است. توقف در محدوده بالارونده ایرفویل صورت گرفته و زاویه توقف 5 درجه انتخاب شده است. این زاویه توقف، کمتر از زاویه واماندگی استاتیکی ایرفویل است. بعد از حرکت بالارونده، ایست ناگهانی و حرکت پایین‌رونده، میدان جریان بلافاصله به وضعیت استاتیکی نخواهد رسید و زمانی طول خواهد کشید تا تغییرات ایجاد شده در سه مرحله، بر میدان جریان حول ایرفویل به‌طور کامل گذشته و بال به شرایط پایدار اولیه دست یابد. نتایج نشان داد، فرکانس کاهش‌یافته بر زمان تأخیر، بسیار تأثیر گذار است. اما مدت زمان توقف تأثیر محسوسی بر زمان تأخیر اندازه‌گیری شده، ندارد. بدلیل افزایش استهلاک انرژی در فرکانس‌‌های بالا، با افزایش فرکانس کاهش‌یافته، زمان تأخیر کمتر می‌شود. قابل ذکر است نمودار ضرائب آیرودینامیکی بر حسب زاویه حمله در جریان ناپایا، حلقه هیسترسیس تشکیل می‌دهند. اثر هیسترسیس ایجاد شده در نتیجه اختلاف فاز بین حرکت بال و میدان جریان است.

کلیدواژه‌ها


  • Theodorsen, T., “General Theory of Aerodynamic Instability and the Mechanism of Flutter”, NASA Rep. 498, 1935.
  • Von Karman, T., and Sears W. R., “Airfoil Theory for Non uniform Motion”, Journal of the Aeronautical Sciences, Vol. 5, pp. 79-90, 1938.
  • McAlister, K.W., Carr, L.W., and McCroskey, W. J., “Dynamic stall experiment on the naca0012 airfoil”, NASA TP-1100, January 1978.
  • Carta, F., “A comparison of the pitching and plunging response of an oscillating airfoil”, NASA CR-3172, 1979.
  • Herbst, W. B., “Future fighter technologies”, Journal of Aircraft, Vol. 17, No. 8, pp. 561-566, 1980.
  • Ericsson, L. , & Reding, J. P., “Shock-induced dynamic stall”, Journal of Aircraft, Vol. 21, pp. 316-321, 1984.
  • Paraschivoiu, L., & Parrouffe, J. , “Unsteady potential flow for oscillating airfoil”, Canadian Aeronautical and Space Journal, Vol. 31, No. 2, pp. 142-158, 1985.
  • Walker, J. M., Helin, H. E., & Strickland, J. H.," An experimental investigation of an airfoil undergoing large amplitude pitching motions”, AIAA Journal. Vol. 23, No. 8, 1985.
  • Kim, J. S.و & Park, S. O., “Smoke wire visualization of unsteady separation over an osillating airfoil”, AIAA J. Vol. 26, pp. 1408-1410, 1988.
  • Janiszewska, J. M., Reuss Ramsey, R., Lee, J. D., & Gregorek, G. M., “Effect of grit roughness and pitch oscillations on the l303 airfoil”, 1999.
  • Sarkar, S., & Venkatraman, K., “Influence of pitching angle of incidence on the dynamic stall behavior of a symmetric airfoil”, European J. of Mech. Vol. 27, pp. 219-238, 2008.
  • Eldredge, J. D., Wang, C. J., & Ol, M. V., “A computational study of a canonical pitch-up, pitch-down wing maneuver”, AIAA paper 3687, 2009.
  • Ol, M. V., Altman, A., Eldredge, J. D., Garmann, D. J., & Lian, Y., “Resume of the AIAA FDTC low reynolds number discussion groups canonical cases”, AIAA paper 1085, 2010.
  • Sutthiphong, , Unsteady force measurement of  SD7003 Foil under Pitch- Up, Hold and Pitch-Down Motion at  ”, AIAA, 1086, 2010.
  • Brunton, S., & Rowley, C., “Low-dimensional state-space representations for classical unsteady aerodynamic models”, 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting, 4-7 January 2011.
  • Teyu, H., “Experimental investigation of pitch ramp-hold-return Motion of Flat Plates at Low Reynolds Number”, 50th AIAA Aerospace Sciences Meeting, 2012.
  • Hu, H., Yu, M. L., & Wang, Z. J., “Experimental and numerical investigation on the asymmetric wake vortex structures around an oscillating airfoil”, AIAA 0299, 2012.
  • Geisler, W., “Dynamic stall on a supercritical airfoil”, German Aerospace Center (DLR), 2005.
  • Kim, D. H., Chang, J. W., & Sohn, M. H., “Unsteady aerodynamic characteristics depending on reduced frequency for a pitching NACA0012 Airfoil”, Int. Journal of Aeronautical & Space Sci., Vol. 18, pp. 8-16, 2017.
  • Razavi Dehkordi, M. H., Soltani, M. R., & Davari, A. R., “Statistical analysis on the effect of reduced frequency on the aerodynamic behavior of an airfoil in dynamic physical motion”, Statistical Mechanics and its Applications, Vol. 535, 122450, 2019.
  • Thakor, M., Kumar, G., Das, D., & De, A., “Investigation of Asymmetrically Pitching Airfoil at High Reduced Frequency”, Physics of Fluid 32, 053607, 2020.
  • Golestani, A., Ehghaghi Bonab, M. B., & Soltani, M. R., “An experimental study of buffet detection on supercritical airfoil in transonic regime”, Journal of Aerospace Engineering, Vol. 229, 2015. 
  • Haghiri, A. A., Mani, M., & Fallahpour, N., “Unsteady boundary layer measurement on an oscillating (pitching) supercritical airfoil in compressible flow using multiple hot-film sensors”, Journal of Aerospace Engineering, 229, pp. 1771-1784, 2015.
  • Yanev, G. p., & Ahsanullah, M., “characterizations of student’s t-distribution via regressions of order statistics”, Journal of Theoretical and Applied Statistics, Volume 46, pp. 429-435, 2012.
  • Granlund, K., & Ol, M., “Experiment on pitching plates: force and flowfield measurement at low Reynolds number”, AIAA 87, 2011.
  • Akbari, M., & Price, S., “Simulation of dynamic stall for a NACA 0012 airfoil using a vortex method”, Journal of Fluids and Structures, 17, pp. 855-874, 2003.
  • Masdari, M., Ghorbani, M., & Tabrizian, A., “Experimental study of wake steadiness of an airfoil in pitch-hold-return motion”, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, Vol. 92 No. 7, pp. 1019-1025, 2020.
  • Visbal, M. R., & Shang, J. S., “Investigation of the flow structure around a rapidly pitching airfoil”, AIAA Journal, Vol. 27, pp. 1044-1051, 1989.
  • Shih,  , Lourenco, L., Dommelen, L. V., & KrotHapalli, A., “Unsteady flow past an airfoil pitching at a constant rate”, AIAA Journal, Vol. 30, N0. 5, pp. 1153-1161, 1992.
  • Te Yu, H., Bernal, L. P., & Morrison, C., “Experimental investigation of pitch ramp-hold-return motion of flat plates at low reynolds number”, AIAA 51, 2012.