Skip to main content
SUPERVISOR
Ebrahim Shirani,Ahmad Reza Pishevar,Nili ahmadabadi Mehdi
ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد مشاور) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد راهنما) مهدی نیلی احمدآبادی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sayyed mostafa Fatehi
سیدمصطفی فاتحی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Numerical Optimization of Aerodynamic Cavity on RISO Airfoil With Experimental Study
One of the major issues in the thick airfoils like wings wide-body aircraft, propellers and wind turbine blades is having a wide functional range. Many conventional airfoils despite optimal performance at their design point, do not function properly outside of the design range. For example, if the wind turbine is in off design due to wind condition, efficiency loss and even damage to the turbine blades is possibe. Therefore turbine will be turned off. However, if the right cavity design is used, the turbine can have a good performance in vaiety of operating conditions. Also propellers which have wide efficient operating conditions can provide more flight altitude. In the present research, the effect of using an optimal aerodynamic cavity for the RISO airfoil on its performance is studied. For this purpose, genetic optimization algorithm is connected to ANSYS CFX as the flow solver in the analysis. Reynolds averaged equations are solved by a finite volume method and two discritizatin techniques with different order of accuracy. k?-SST model is used for turbulence modeling. Six geometric parameters including the location of cavity, its width, depth, profiles and the suction surface profile after the cavity are considered as design parameters and the cost function is defined as the maximum lift to drag coefficient ratio. Optimization is performed for six different parametric systems to study the effect of each geometrical parameter separately. After finding optimized values for the cavity geometrical parameters, numerical solution is obtained on a fine grid for unsteady flow for a wide range of Reynolds number to compare the performance of airfoil with aerodynamic cavity and airfoil without cavity. An experimental study is also carried out in a wind tunnel test section to measure lift and drag coefficients for the airfoil with and without cavity in various angle of attacks. The experimental result is used to validate the numerical results.In summery, Numerical and experimental results show that using aerodynamic cavity improves the lift to drag ratio up to 50% at 10 to 20 degrees angle of attack in comparison with the airfoil without cavity. Keywords: Airfoil with Cavity, Aerodynamic Coefficients, Increasing the Range of Functional, Optimization, Genetic Algorithms, Experimental Testing
: یکی از مسائل مهم در ایرفویل‌های ضخیم نظیر بال هواپیماهای پهن پیکر، ملخ‌های پیشران و توربین‌های باد دارا بودن محدوده عملکردی وسیع می‌باشد. بسیاری از ایرفویل‌های مرسوم علیرغم عملکرد بهینه در نقطه طرح خود، عملکردی مناسبی در خارج از نقاط طرح ندارند. به عنوان مثال در صورتی که توربین بادی با توجه به شرایط باد در خارج نقطه طرح قرار گیرد. دچار افت راندمان می‌گردد و حتی احتمال آسیب دیدن پره وجود دارد لذا توربین خاموش می گردد. این در حالی است که در صورت استفاده از حفره با طراحی صحیح، توربین می تواند در بازه بسیار وسیعی عملکرد مناسبی داشته باشد. همچنین در صورتی که ملخ هواپیما محدوده عملکردی وسیعی داشته باشد می تواند ارتفاع پروازی بیشتری را فراهم کند. در پژوهش حاضر، اثر استفاده از حفره بهینه شده‌ی آیرودینامیکی بر عملکرد ایرفویل ریزو بررسی می‌گردد. به این منظور، الگوریتم بهینه سازی ژنتیک با نرم افزار انسیس سی اف ایکس به عنوان حلگر جریان متصل شده است و در یک فرآیند تکراری اصلاح هندسه صورت ‌می‌پذیرد. در هر مرحله اصلاح هندسه، تولید شبکه و حل جریان بصورت اتوماتیک انجام می‌گیرد. در بهینه سازی، حل معادلات متوسط گیری شده رینولدز توسط روش حجم محدود و با دقت مرتبه دوم صورت گرفته و از مدل k?-SST برای مدلسازی آشفتگی استفاده می‌شود. شش پارامتر هندسی شامل: مکان حفره، توزیع عرضی حفره، عمق حفره، پروفیل داخلی حفره، بالا زدگی انتهائی و پروفیل سطح مکشی بعد از حفره به عنوان پارامترهای متغیر تعریف شده است تغییر داده می‌شوند تا هدف طراحی که همان بیشینه ضریب برا به پسا است، ارضا شود. بهینه سازی در شش دستگاه پارامتری به گونه‌ای صورت می‌گیرد که اثر پارامترهای هندسی به صورت مجزا دیده می‌شود. پس از بهینه سازی در هر دستگاه پارامتری، حل عددی جریان به صورت ناپایا و با شبکه ریزتر در نقاط خارج طرح و در محدوده وسیعی از عدد رینولدز صورت می‌گیرد تا عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل حفره دار و بدون حفره مقایسه شود. در بخش تجربی، ابتدا، بستر آزمون نیرویی تونل باد جهت اندازه گیری نیروهای برا و پسا ساخته شد و نیروهای برا و پسای اعمال شده است به دو مدل ایرفویل ریزو حفره دار و بدون حفره در زاویای حمله مختلف اندازه گیری شده است و جهت اعتبارسنجی نتایج عددی به کار می‌رود. نتایج عددی و تجربی نشان می‌دهد حفره آیرودینامیکی باعث شده است که نسبت ضریب برا به پسا تا 50 درصد در زوایای حمله 10 تا 20 درجه نسبت به ایرفویل بدون حفره بهبود یابد. کلمات کلیدی: ایرفویل حفره دار، ضرایب آیرودینامیکی،افزایش محدوده عملکردی، بهینه سازی، الگوریتم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی