Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Sedaghat,Mohsen Saghafian,Ebrahim Shirani
احمد صداقت (استاد راهنما) محسن ثقفیان (استاد راهنما) ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mojtaba Ahmadi baloutaki
مجتبی احمدی بلوطکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385
In present research, the effect of surface suction on the stability of flow around an airfoil has been investigated. The overall purpose of this research is attaining laminar flow over the airfoil surfaces. Thus, the surface suction was applied to delay the flow transition point from laminar to turbulent and also to maximize the lift to drag ratio. For doing this, it is required to solve flowfield and to determine the transition point accurately. A CFD code in FORTRAN using an implicit Total Variation Diminishing (TVD) scheme was used to solve two-dimensional Navier-Stokes equations. For determination of transition point, the e N method was used. This method is based on the linear stability theory uses the eigenvalues of Orr-Sommerfeld equation for determining the amplification rates of disturbance waves. In the first part of thesis, the solution to Orr-Sommerfeld equation for the flow over a flat plate and the flow around NACA0012 airfoil was obtained. The results obtained are in good agreement with the results of other researchers. In this research, a finite difference method was used for solving the Orr-Sommerfeld equation. For validation of results obtained using the e N method, the results were compared with experimental data for the NACA0012 airfoil. In the second part of this thesis, flow control with surface suction around airfoil has been conducted. In order to validate the flow solver, the results of TVD code for flows with and without suction around the VFW-VF-2 airfoil compared with experimental data and a good agreement was observed. Next, an optimization process was performed to measure effects of parameters on surface suction such as the suction slot location and the extent of sucked flow through slots for the flow around NACA65 3 -018 airfoil. This process was aimed to control transition point using the results obtained from flow stability analysis. In all the cases studied, transition delayed using suction regardless of suction positions. However, the maximum delay in transition was obtained when the location of surface suction situated between the critical point and transition point. Because at this gap the flow disturbances are growing rapidly. For the aerodynamic coefficients in all suction cases, the lift coefficient was increased and the drag coefficient was decreased except a few cases. However, in all cases studied the lift to drag ratio was increased with surface suction. Another interesting feature of surface suction is removing or reducing the flow separation size which is observed in our results. Key Words: hydrodynamic stability analysis, boundary layer flows, Orr-Sommerfeld equation, transition prediction, e N method, laminar flow control, surface suction
در تحقیق حاضر اثر مکش بر پایداری جریان عبوری حول یک ایرفویل بررسی شده است. هدف کلی از این تحقیق دست یابی به جریانی آرام حول ایرفویل می باشد. برای این کار اعمال مکش بر جریان با هدف به تاخیر انداختن محل گذار جریان از رژیم آرام به مغشوش و همچنین بیشینه کردن پارامتر نسبت لیفت به درگ صورت گرفته است. بدین ترتیب، جهت انجام این فرآیند نیاز به حل دقیق جریان و تعیین نقطه گذار جریان می باشد. ابزار استفاده شده برای تحلیل جریان عبوری حول ایرفویل یک کد عددی TVD یا تغییرات کل از بین رونده است که معادلات ناویر-استوکس دوبعدی را به روش ضمنی حل می‌کند. برای تعیین نقطه گذار جریان از رژیم آرام به مغشوش نیز از روش e N استفاده شده است. این روش که برمبنای تحلیل پایداری خطی بنا نهاده شده است، از حل معادله اور-سامرفلد برای تعیین میزان رشد امواج اغتشاشی استفاده می‌کند. در مرحله ابتدائی از این پژوهش، حل معادله اور-سامرفلد در غالب تحلیل پایداری هیدرودینامیکی جریان برای جریان بر روی یک صفحه تخت و جریان عبوری حول ایرفویل NACA 0012 انجام شده است. نتایج بدست آمده از تحلیلهای پایداری جریان در تطابق خوبی با نتایج کارهای دیگران قرار دارد.برای ارزیابی روش e N نیز نتایج حاصل از آن برای تعیین گذار جریان حول ایرفویل NACA 0012 با نتایج تجربی مقایسه شده است که این مقایسه حاکی از موفقیت این روش در تعیین گذار برای جریان حول ایرفویلها می‌باشد. پس از تحلیل پایداری جریان و اطمینان حاصل کردن از صحت کارکرد روش e N در تعیین گذار جریان، در مرحله بعد کنترل جریان با استفاده از مکش برای جریان عبوری حول ایرفویل انجام شد. برای ارزیابی روش حل، نتایج کد TVD حاضر با نتایج تجربی تحلیل جریان حول ایرفویل VFW-VA-2 برای دو حالت جریان بدون مکش و جریان دارای مکش مقایسه شد که تطابق خوبی بین نتایج تحقیق حاضر و نتایج تجربی مشاهده می‌گردد. پس از ارزیابی روش حل، فرآیند جستجوی مقادیر بهینه پارامتر های موثر بر مکش نظیر محل اعمال مکش و میزان مکش اعمال شده برای جریان حول ایرفویل NACA 65 3 -018 انجام شد. این کار با هدف کنترل گذار جریان و به کمک اطلاعات بدست آمده از وضعیت پایداری جریان صورت پذیرفت. در کلیه حالتهای اعمال مکش که با تغییر دادن محل سوراخ مکشی انجام شد، تاخیر در گذار جریان نسبت به حالت بدون مکش بدست آمد. همچنین با مقایسه چندین حالت بررسی شده، این نتیجه حاصل شد که بیشترین تاخیر در گذار جریان هنگامی رخ می دهد که محل اعمال مکش در فاصله بین نقاط گذار جریان و نقطه بحرانی جریان و نزدیکتر به نقطه بحرانی باشد.همچنین مقدار ضریب لیفت با اعمال مکش نسبت به حالت بدون مکش افزایش یافت و مقدار ضریب درگ به جز در چند حالت اندک، در سایر حالتها کم شد. لیکن در کلیه جریانهایی که مکش به آنها اعمال شد می توان شاهد افزایش پارامتر نسبت لیفت به درگ بود. یکی دیگر از اثرات مثبت مکش بر جریان حذف یا کاهش پدیده جدایش جریان است که معمولا در جریان بر روی ایرفویلها در نواحی با زاویه حمله بالا رخ می‌دهد که این مورد نیز در بخش نتایج نشان داده شده است. کلمات کلیدی: تحلیل پایداری هیدرودینامیکی، جریانهای لایه مرزی، معادله اور-سامرفلد، پیش‌بینی گذار، روش e N ، کنترل جریان آرام، مکش سطحی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی