Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Reza Pishevar,Ebrahim Shirani
احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد راهنما) ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور)
 
STUDENT
حمید فرخ فال

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1382
This research concerns a numerical optimization method for designing helicopter rotor blades in hover based on adjoint method and by using a coupled free wake-CFD approach for proper calculation of aerodynamic loads. The Euler flow solver and adjoint equations are formulated in a rotating coordinate system. The rotor wake effects are modeled by a free wake method and included into the CFD calculation. The approach is applied for the redesign of a transonic Caradonna-Tung two-bladed rotor through minor surface changes. The inviscid torque was reduced about 15% from that of original rotor due the reduction of wave drag. Results show this technique is capable of converging to the optimum aerodynamic shape of rotor blades with minimum inviscid rotor torque coefficient under fixed thrust constraint. The advantage of this method is that satisfactory results can be achieved by minimum computational efforts, particularly for the grid generation problem and the required CPU time. Keywords Optimization, Adjoint method, Rotor blades, Compressibility drag, Euler equations, Free wake.
موضوع این رساله بهینه‌سازی آیرودینامیکی پره‌های روتور می‌باشد که از طریق حل معادلات جریان و معادلات بهینه‌سازی و با استفاده از روش‌های دینامیک سیالات محاسباتی صورت می‌‌گیرد. بهره‌گیری از تکنیک‌های CFD تحلیل کامل میدان جریان روتور بالگرد را میسر می‌‌سازد اما این مستلزم تسخیر کامل سیستم گردابی روتور است که به معنای ریز کردن شبکه در این نواحی و یا استفاده از روش‌های شبکه تطبیقی است. به‌ویژه در حالت پرواز روبه‌جلو، ماهیت پریودیک میدان روتور نیز از بین می‌رود و معادلات اویلر یا ناویر استوکس باید در حالت غیر دائم حل گردند و تمامی این موارد منجر به افزایش پیچیدگی و هزینه‌های محاسباتی خواهد شد. این تحقیق تنها به پرواز ایستای روتور اختصاص دارد که از نظر میزان توان مصرفی در درجه اول قرار دارد و در نتیجه، کاستن از میزان توان مصرفی روتور در این فاز پروازی از اهمیت بالایی برخوردار است. بهینه‌سازی آیرودینامیکی هندسه روتور بالگرد در شرایط پرواز ایستا بر اساس روش الحاقی و با استفاده از یک حلگر(سالور) سه بعدی تحلیل میدان روتور و یک حلگر بهینه‌سازی صورت گرفته است. اساس کار حلگر تحلیل میدان مبتنی بر روش تلفیقی دنباله آزاد-CFD است که منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌های محاسباتی می‌گردد. در این حلگر شبیه‌سازی میدان جریان به‌وسیله حل معادلات اویلر در شرایط تراکم‌پذیر و بر روی شبکه‌ای حول یکی از پره‌ها صورت می‌گیرد. حلگر بهینه‌سازی نیز بر اساس روش الحاقی جیمسون تدوین شده است. همچنین به‌منظور کاهش مدت پردازش رایانه‌ای و در نتیجه کاهش هزینه‌های محاسباتی، از راه حل سطح نفوذی بهره گرفته شده است که در تلفیق با روش‌های CFD امکان تحلیل میدان جریان حول پره‌های روتور را در جریان صوتی فراهم کرده است. نتایج نشان می‌دهند که حلگرتلفیقی دنباله آزاد- CFD قادر به برآورد توزیع فشار حول پره روتور با دقت مناسب بوده و قادر به تعیین مکان امواج ضربه ای در ناحیه نوک پره‌ها می‌باشد. در این رساله از روش الحاقی سه بعدی تدوین شده در بهینه‌سازی سطح پره روتور با هدف توان القایی کمینه نیز بهره گرفته شد. بهینه‌سازی آیرودینامیکی شکل پره‌های روتور با استفاده از مدل تلفیقی مذکور و مبتنی بر راه‌حل آیرودینامیکی سطح نفوذی به‌عنوان شرط مرزی، برای نخستین بار در این رساله صورت می‌گیرد و روش جدیدی در این زمینه محسوب می‌شود. محاسبات جریان در کسری از ساعت و محاسبات بهینه‌سازی در مدت زمانی نچندان زیاد قابل انجام می‌‌باشد و این دستاورد قابل توجهی از نظر پایین بودن مدت زمان و هزینه محاسبات است که از اهداف اصلی این تحقیق نیز می‌باشد. همچنین طراحی ایرفویل‌هایی با ضریب ممان پیچ ثابت و یا حداقل و پسای موجی کمینه برای نخستین مرتبه و با استفاده از روش معادلات الحاقی در این رساله‌ صورت انجام شده است. لغات کلیدی : بهینه سازی، روش الحاقی، پره های روتور، پسای تراکم پذیری، معادلات اویلر، دنباله آزاد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی