مطالعه‌ی عددی و تجربی بال ترکیبی با شبکه‌ یی از بالک‌ها در جریان‌های رینولدز پایین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده ی مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف

2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

هدف از این مقاله، به کارگیری شبکه‌یی از بالک‌ها (بالک شبکه‌یی) به منظور شکستن گردابه‌ها و کاستن شدت آشفتگی در نوک بال به منظور کاهش پسای القایی است. در این پژوهش دو پارامتر کلیدی یعنی زاویه هفتی و زاویه‌ی پس‌گرای بالک‌ها مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. زاویه‌ی هفتی بالک، با افزایش فاصله بین گردابه‌های کوچک نوک هر بالک، از هم‌افزایی آنها جلوگیری کرده است. چینش بهینه، چینشی متقارن با زاویه‌ی هفتی ۲۰ درجه برای بالک اول و با شیب کاهشی ثابت تا زاویه‌ی هفتی ۲۰ـ درجه برای بالک آخر به دست آمده است. با افزایش زاویه‌ی پس‌گرای مجموعه بالک‌ها مشاهده می‌شود که پسای القایی کاهش و راندمان آئرودینامیکی تا حدود ۱۵\٪ افزایش یافته است. پس از آن، زاویه‌ی پس‌گرای مجموعه با کاهش دهانه‌ی بالک‌ها از بالک وسط به سمت لبه‌ی حمله و فرار بال تنظیم شده است. این حالت که چینشی مشابه بال بیضوی دارد افزایش چشمگیری (در حدود ۵۰\٪) در عملکرد آئرودینامیکی بال به وجود آورده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical and Experimental Study of a Wing Combined with Wing Grids in Low Reynolds Number Flows

نویسندگان [English]

  • M. sadeghi Malekabadi 1
  • A. Banazadeh 2
1 D‌e‌p‌t. o‌f A‌e‌r‌o‌s‌p‌a‌c‌e E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g S‌h‌a‌r‌i‌f U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y o‌f T‌e‌c‌h‌n‌o‌l‌o‌g‌y
2 D‌e‌p‌t. o‌f A‌e‌r‌o‌s‌p‌a‌c‌e E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g S‌h‌a‌r‌i‌f U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y o‌f T‌e‌c‌h‌n‌o‌l‌o‌g‌y
چکیده [English]

One of the reasons for the increase in induced drag is the vortices created at the wing tip, which has a significant effect on reducing aerodynamic efficiency. Therefore, in order to reduce vortices and the induced drag as well as to improve the aerodynamic performance, the use of wing grid is recommended. Wing grids perform better at low Reynolds numbers, and combination of parameters such as taper ratio, aspect ratio, and twist has a better effect on wing performance and reducing turbulence intensity and induced drag. The purpose of this paper is to improve the aerodynamic performance of compound wing using the wing grids. In this study, the numerical and experimental approaches have been used to investigate the effect of these parameters and also, two key parameters: the grid dihedral angle and sweep angle. Also, a force balance test has been performed for force analysis and numerical solution validation. Wing grid dihedral angle decreases induced drag by increasing the space between separated tip vortices and prevents reinforcing effects due to superposition. On the other hand, dihedral angle should be arranged to increase the aerodynamic efficiency. In other words, increase in dihedral angle may defect the overall performance of the wing. The optimum configuration is found to be symmetric, where the dihedral distribution with a 40° angle for the first grid is reduced gradually to a value of -20° for the last one. In addition, sweep angle distribution for the obtained optimized dihedral angle is also investigated. Initially, each grid span is decreased from the first grid to the last at a constant rate. This increases the sweep angle and enhances the aerodynamic efficiency by 15%. Furthermore, the span of the side grids is reduced from the middle grid and marching the wing leading and trailing edges. Elliptical wing configuration has also been shown to increase aerodynamic efficiency by approximately 50%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • aerodynamic efficiency
  • wing grid
  • induced drag
  • dihedral angle
  • sweep angle
  • low Reynolds number