مهندس محمود مانی
-
توجه به عملگر پلاسما به عنوان ابزاری در کنترل فعال جریان در سال های اخیر به سرعت در حال رشد بوده است. این ابزار با تزریق مومنتوم، منجر به شتاب بخشیدن به سیال در راستای سطح شده که می توان از آن برای کنترل جدایش جریان استفاده نمود. در تحقیق حاضر، کنترل جدایش جریان در یک زنجیره کمپرسور محوری به وسیله عملگر پلاسما و مکش لایه مرزی، به صورت جداگانه و هم زمان بررسی شده است. به منظور مطالعه تاثیر عملگر پلاسما و مکش لایه مرزی بر کنترل جریان، مشخصه های جریان سیال، از قبیل نسبت فشار استاتیک و ضریب اتلاف فشار کل، در حضور عملگر پلاسما و بدون آن و همچنین تاثیر مکش لایه مرزی در میزان مکش های مختلف، به صورت تجربی ارزیابی شده است. نتایج تجربی نشان می دهد که استفاده از عملگر پلاسما در سرعت های کم باعث کاهش افت فشار کل و درنتیجه بهبود عملکرد خواهد شد. علاوه بر این، این بررسی تجربی نشان می دهد که عملکرد زنجیره کمپرسور با عملگر پلاسما و مکش لایه مرزی به صورت هم زمان و با میزان مکش به ترتیب 25، 50، 75 و 100 درصد در سرعت 10 متر بر ثانیه به ترتیب، 3/13، 14، 15 و 17درصد باعث کاهش افت فشار کل و درنتیجه نسبت به مکش لایه مرزی به صورت تنها بهتر می شود.
کلید واژگان: زنجیره کمپرسور محوری، عملگر پلاسمای تخلیه سد دی الکتریک، مکش لایه مرزی، کنترل جدایش جریانAttention to plasma actuators as a tool for active flow control has been rapidly growing in recent years. This device, by injecting momentum, accelerates the fluid on the surface, which can be used to control flow separation. In the current study, the control of flow separation in an axial compressor cascade by plasma actuator and boundary layer suction, both separately and simultaneously, has been investigated. To study the effects of the plasma actuator and boundary layer suction on flow control, the flow characteristics, such as the static pressure ratio and the total pressure loss coefficient, have been experimentally evaluated with and without the plasma actuator, as well as the effect of boundary layer suction at different suction rates. Experimental results show that the use of plasma actuator at low speeds reduces total pressure loss and hence improves performance. Moreover, this experimental study indicates that the performance of the compressor cascade with the plasma actuator and boundary layer suction simultaneously, at suction rates of 25, 50, 75, and 100 percent at a speed of 10 meters per second, respectively improves by 13.3, 14, 15, and 17 percent, showing better results compared to using only boundary layer suction.
Keywords: Axial Compressor Cascade, Plasma DBD Actuator, Boundary Layer Suction, Flow Separation Control -
عملگر پلاسمای تخلیه سد دی الکتریک از دو الکترود تشکیل شده که نیروی حجمی حاصل از اعمال ولتاژ الکتریکی به دو سر آن، به عنوان ابزار کنترل فعال جریان به کار گرفته می شود. در پژوهش حاضر، کنترل جدایش جریان در یک کسکید کمپرسور محوری به وسیله عملگر پلاسما و مکش لایه مرزی به صورت تجربی مطالعه شده است. نتایج تجربی نشان می دهد استفاده از عملگر پلاسما در موقعیت 30 درصد از طول وتر پره، منجر به کاهش 31 درصدی اتلاف انرژی و بهبود عملکرد کسکید کمپرسور خواهد شد. همچنین عملگر پلاسما در سرعت 10 متر بر ثانیه، باعث کاهش 1/19درصدی افت فشار کل می شود. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که استفاده از مکش لایه مرزی با حذف جریان کم انرژی از سیستم می تواند در سرعت 10 متر بر ثانیه به میزان 14 درصد افت فشار کل را کاهش دهد. همچنین عملکرد کسکید کمپرسور در استفاده عملگر پلاسما و مکش لایه مرزی به صورت هم زمان و با تغییر توان مکش لایه مرزی بررسی و گزارش شده است.کلید واژگان: کمپرسور محوری، کسکید، پلاسما، عملگر تخلیه سد دی الکتریک، لایه مرزی، جدایش جریانThe DBD Plasma actuator consists of two electrodes which exert the body force resulting from the electrical excitation and is used as a tool for active flow separation control. In the current research, the control of flow separation in a linear cascade of axial compressor blades has been experimentally investigated using a DBD plasma actuator and boundary layer suction. The experimental results show that using the DBD plasma actuator in the chord position of 30%, leads to 31% decrease in the energy dissipation, and also improves the performance of the compressor cascade blades. Likewise, applying the DBD plasma actuator in the velocity of 10 m/s results in the decrement of 19.1% in total pressure loss parameter. Also, utilizing the boundary layer suction device in the same velocity, leads in elimination of low energy part of the flow, and then decreases the total pressure loss parameter up to 14%. The performance of the linear axial compressor cascade blades using a DBD plasma actuator and boundary layer suction has been investigated and reportedKeywords: Axial Compressor, Cascade, Plasma, Dielectric Barrier Discharge (DBD) Actuator, Boundary Layer, Flow Separation
-
کنترل جریان برای کاهش پسا و افزایش برا و در نهایت افزایش نسبت برآ به پسا (L/D) همواره مورد توجه متخصصین آیرودینامیک بوده است. روش های زیادی جهت کاهش پسای القائی وجود دارد. استفاده از عملگرهای پلاسمای DBD، یکی از جدیدترین روش ها در کاهش پسای القایی می باشد. در این پژوهش، جهت بررسی عملکرد عملگرهای پلاسمای DBD، از شش چیدمان عملگر پلاسما به عنوان وینگلت مجازی استفاده شده است. آزمایشات بر روی بال با ایرفویل NACA0012 انجام شده است. این آزمایشات در دو رینولدز 150,000 و 300000 و در دو ولتاژ، 6 کیلو ولت و 10 کیلو ولت و زوایای حمله مختلف انجام گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد، استفاده از این نمونه عملگر پلاسمایی در نوک بال به عنوان وینگلت مجازی می تواند، نسبت برآ به پسا را در بعضی موارد تا حدود 25 درصد افزایش دهد و استفاده از دو چیدمان دایره ای کوچک و خطی بزرگ به ترتیب، بهترین عملکرد نسبت به سایر مدل ها جهت استفاده به عنوان وینگلت مجازی دارند.
کلید واژگان: وینگلت مجازی، کنترل جریان، عملگر پلاسمایDBD، رینولدزهای پایین، جت مصنوعیFlow control to reduce drag and increase drag and finally increase the ratio of drag to drag (L/D) has always been the focus of aerodynamic scientists. There are many methods to reduce induced drag. The use of DBD plasma operators is one of the newest methods in reducing induced drag. In this research, in order to investigate the performance of DBD plasma actuators, six configurations of plasma actuators have been used as virtual winglets. Experiments have been performed on the wing with the NACA0012 airfoil. These experiments have been carried out in two Reynolds numbers 150,000 and 300,000 and in two voltages, 6 kV and 10 kV and different angles of attack. The results of this research show that the use of this type of plasma actuator at the tip of the wing as a virtual winglet can increase the lift to drag ratio by about 25% in some cases and the use of two small circular and large linear configurations. respectively, they have the best performance compared to other models for use as a virtual winglet.
Keywords: Virtual Winglet, Flow Control, DBD Plasma Actuator, Low Reynolds Number, Artificial Jet -
در این پژوهش، در تکمیل مطالعات گذشته که متمرکز بر ساختار شعله و مقدار آلایندگی بوده اند، احتراق گاز زیستی، متشکل از متان و کربن دی اکسید، در یک محفظه احتراق میکروتوربینی به صورت تجربی مطالعه شده و تاثیر وجود کربن دی اکسید و تغییر نسبت آن در مخلوط سوخت بر پارامترهای عملکردی محفظه و آلاینده ی تولیدی آن بررسی می شود. مطالعه در دو توان حرارتی مختلف و در نسبت هم ارزی ثابت برای 2 گاز زیستی انجام شده است و با احتراق گاز طبیعی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که نسبت کربن دی اکسید در سوخت تاثیر زیادی بر ساختار شعله احتراق آشفته و پارامترهای عملکردی دارد. افزایش نسبت کربن دی اکسید در سوخت، سرعت احتراق را کاهش داده و باعث تاخیر در احتراق و افت دمای شعله می شود. بنابر نتایج بدست آمده، اگرچه افزودن CO2 باعث کاهش مقدار آلاینده ی NOx خروجی از محفظه شده است، ولی مقدار CO تولیدی محفظه افزایش یافته و دمای خروجی و متعاقبا، بازده محفظه افت کرده است. نتایج این مطالعه گواه این نکته است که استفاده از چنین سوخت هایی در سیستم های احتراقی با مشعل های پیچشی ممکن است ولی باید روش هایی برای کاهش انتشار CO استفاده شود.کلید واژگان: گاز زیستی، محفظه احتراق میکروتوربینی، نسبت کربن دی اکسید، گاز طبیعی، آلایندگی، عملکرد احتراقیIn this research, complementing previous studies that have focused on flame structure and pollutant levels, the combustion of biogas, composed of methane and carbon dioxide, in a micro gas turbine combustor is experimentally investigated. The influence of the presence of carbon dioxide and variations in its ratio in the fuel mixture on the performance parameters of the combustor and its produced pollutants is examined. The study is conducted at two different thermal powers and constant equivalence ratio for two biogases and compared with natural gas combustion. The results indicate that the carbon dioxide ratio in the fuel significantly affects the turbulent combustion flame structure and performance parameters. Increasing the carbon dioxide ratio in the fuel reduces the combustion rate, causing combustion delay and flame temperature reduction. According to the obtained results, although the addition of carbon dioxide leads to a decrease in the amount of NOx emissions, however, the produced CO in the combustor increases, resulting in an outlet temperature drop and consequently a decrease in the combustor efficiency. Based on these results, it is evident that the utilization of such fuels in combustion systems with swirl burners is feasible. However, measures need to be implemented to mitigate carbon monoxide emissions.Keywords: Biogas, Microturbine Combustion Chamber, Carbon Dioxide, Natural Gas Ratio, Pollution, Combustion Performance
-
بهینه سازی هندسه یک ایرفویل مجهز به گارنی فلپ با هدف بهبود عملکرد آیرودینامیکی، هدف اصلی این پژوهش بوده است. بهینه سازی گارنی فلپ شیاردار به منظور افزایش کارآیی آیرودینامیکی و نیروی برآی ایرفویل ناکا 0012 نوآوری این تحقیق می باشد. به منظور بهینه سازی از حل هم زمان الگوریتم ژنتیک، شبکه های عصبی مصنوعی و دینامیک سیالات محاسباتی بهره گرفته شده است. ارتفاع و ضخامت گارنی فلپ، ضخامت و محل قرارگیری شیار از متغیرهای بهینه سازی بوده اند. کلیه پژوهش ها در عدد رینولدز 106×45/0 و زاویه حمله 8 درجه با هدف شبیه سازی فرآیند برخاست انجا م گرفته است. پس از اعتبارسنجی نتایج حل عددی، بهینه سازی با دو تابع هدف مختلف انجام گرفته که یکی بیشینه برآ را مورد هدف قرار داده و دیگری مقدار کارآیی آیرودینامیکی را بیشینه می کند. نتایج نشان دادند، هندسه ای که ضریب برآی بهینه را می دهد، دارای ارتفاع بسیار بزرگتری نسبت به هندسه با کارآیی آیرودینامیکی بهینه بوده است. از طرفی ضخامت شیار نیز در هندسه اول کمتر از هندسه دوم بوده و محل شروع شیار نیز در آن به سمت دور شدن از لبه فرار حرکت کرده است. از طرفی هندسه بهینه نخست منتج به افزایش 64/21 درصدی ضریب برآ شده و هندسه بهینه دوم نیز، افزایش 293 درصدی کارآیی آیرودینامیکی را نتیجه داده است. به طورکلی می توان بیان داشت که استفاده از گارنی فلپ شیاردار بهینه، سبب می شود که بتوان در فاز برخاست، برآی موردنیاز به منظور کاهش مسافت را تامین کرد.
کلید واژگان: ایرفویل ناکا 0012، گارنی فلپ، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی مصنوعی، دینامیک سیالات محاسباتیThe salient aim of this paper is the shape optimization of an airfoil equipped with Gurney-Flap for aerodynamic performance improvement. The optimization of the slotted Gurney-Flap for improving the aerodynamic efficiency and increasing the lift force of NACA 0012 is the novelty of this research. The Genetic Algorithm, Artificial Neural Network, and Computational Fluid Dynamics are employed for shape optimization. The optimization variables include the height and thickness of the GF; also, the thickness and position of the slot. All analyses have been conducted at Re=0.45×106 and AOA=8o to simulate the take-off phase. After validating numerical results, the optimization process was conducted with two different fitness functions of lift force and aerodynamic efficiency. According to the results, the geometry representing an optimized lift coefficient compared to the geometry with optimized aerodynamic efficiency has a considerably higher height. Furthermore, the thickness of the slot in the first geometry is lower than the second geometry. The first optimized geometry leads to a 21.64 percent lift coefficient increment; there is a 293 percent increment in aerodynamic efficiency due to the second optimized geometry. As a result, it can be indicated that the help of slotted optimized Gurney-Flap can provide the required lift force for Short Take-Off Landing distance.
Keywords: NACA 0012, Gurney-Flap, Genetic Algorithm, ANN, CFD -
در این تحقیق عملکرد آیرودینامکی مقطع بال NASA SC(2)-0714 با پیکره بندی برآافزا شامل المان اصلی بال و فلپ اسلاتی در لبه فرار، به طور تجربی مورد تحقیق قرار گرفته است. آزمایشات در تونل باد و در عدد رینولدز 106×01/1 تحت زوایای حمله مختلف در بازه10- تا 25 درجه و همچنین زاویه انحراف فلپ 0، 20 و 35 درجه انجام شده است. در این آزمایشات با استفاده از اندازه گیری های نیرویی، راندمان آیرودینامیکی و محدوده واماندگی بال در شرایط مختلف تعیین شده است. همچنین با استفاده از اندازه گیری توزیع فشار در مقطع میانه بال اصلی و فلپ و همچنین افت فشار کل در دنباله، به ترتیب موقعیت های شروع جدایش جریان و شکل پروفیل دنباله مشخص شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با طراحی پیکره بندی برآافزا و بکارگیری فلپ اسلاتی در لبه فرار بال، ضریب برآی بیشینه در زاویه انحراف فلپ 35 درجه به میزان 58% نسبت به حالت پایه ایرفویل افزایش داشته است.
کلید واژگان: ایرفویل فوق بحرانی، پیکره بندی برآافزا، فلپ لبه فرار، ضریب فشار، افت فشار کلIn this research, the aerodynamic performance of a wing with NASA SC (2) -0714 airfoil and a high-lift configuration, including the main element and the slotted flap at the trailing edge, has been experimentally investigated. Experiments were performed in a wind tunnel at a Reynolds number of 1.01×106 under different angles of attack in the range of -10 to 25° and also flap deflection angles of 0, 20, and 35°. In these experiments, aerodynamic efficiency and wing stall characteristics in different conditions have been determined using force measurements. Also, by measuring the pressure distribution in the middle section of the main element and flap, as well as the total pressure loss in the wake, the onset of the flow separation and the wake profile have been determined, respectively. The results of this study show that by designing the high-lift configuration and using the slotted flap at the trailing edge, the maximum lift coefficient at the flap deflection angle of 35° has increased by 58% compared to the airfoil without high-lift configuration.
Keywords: supercritical airfoil, high-lift, trailing edge flap, pressure coefficient, total pressure loss -
در دهه های گذشته، استفاده از عملگرهای پلاسما جهت کنترل جریان بسیار موردتوجه بوده است. یکی از انواع عملگر های پلاسما، عملگر پلاسمایی تخلیه سد دیالکتریک (DBD) می باشد. از ویژگی های آن می توان به ساده بودن ساختار آن، زمان پاسخگویی سریع، توان مصرفی کم و نداشتن بخش های متحرک اشاره نمود. در این تحقیق، تغییرات توزیع فشار قبل و بعد از تشکیل پلاسما در فرکانسها و ولتاژهای مختلف در مجاورت سطح در انتهای مدل صفحه تخت و مکان قرارگیری آخرین عملگر پلاسما در دو چیدمان مختلف مورد بررسی قرار گرفت، همچنین تاثیر تغییر ولتاژ و فرکانس بر توزیع فشار بررسی شده است. نتایج حاصل از تستهای آزمایشگاهی دلالت بر این نکته دارد، که پلاسما باعث بوجود آمدن جت القایی در مجاورت سطح می شود. در حقیقت، میتوان بیان نمود، که عملگرهای پلاسما منجر به تولید ممنتوم در لایه مرزی گردیده و باعث تولید باد یونی میشود و با افزایش ولتاژ و فرکانس-بیشتر از ولتاژ شکست-در ابتدا جریان ممنتوم در راستای نصب عملگر پلاسما ایجاد میگردد و با افزایش ولتاژ و مریی شدن پلاسما، جریان گردابهای بر روی صفحه تخت تشکیل میشودکلید واژگان: کنترل جریان، عملگر پلاسمای DBD، بررسی تجربی، باد یونیIn the last decade, the use of plasma actuators for the application of flow control has been very interested. One of plasma actuators types is the Dielectric Barrier discharge (DBD) plasma actuator. Its properties include simple structure, fast response time, low power consumption and lack of moving parts. In this study, the changes of pressure distribution before and after plasma formation at different frequencies and voltages were investigated just above surface at the bottom of the flat plate model and the location of the last plasma actuator. Also the effect of voltage and frequency changes on the pressure distribution has been surveyed. The results of the experimental tests indicate that the plasma produces the ionic jet just above surface, in fact, the plasma actuators produce momentum flow in the boundary layer and produce ionic wind. By increasing the voltage and frequency - more than the breakdown voltage - the momentum flow is created in the direction of the plasma actuator. As the voltage increases and the plasma becomes visible and vortexes are formed on the flat plate.Keywords: Flow control, DBD plasma Actuator, Experimental Investigation, Ionic Wind
-
اثر بال زدن بر نیروی برآ و پیشران در بال سه بعدی در محدوده اعداد رینولدز پایین (کمتر از 200000) و فرکانس های کاهش یافته مختلف با استفاده از آزمون تجربی در تونل باد مادون صوت مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در محدوده اعداد رینولدز 42000 تا 170000 که محدوده اعداد رینولدز برای پرندگان واقعی است صورت پذیرفته است. فرکانس های کاهش یافته مورد بررسی نیز در محدوده 0 تا 45/0 می باشد که اغلب پرندگان در این محدوده پرواز می کنند. آزمون ها در زوایای حمله 0 تا 24 درجه صورت پذیرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد افزایش فرکانس کاهش یافته تا 100 درصد نیروی برآ را افزایش داده و در برخی از شرایط نیروی پسا را به صفر رسانده است. همچنین افزایش فرکانس کاهش یافته باعث تاخیر در زاویه واماندگی بال شده است. نتایج به دست آمده در تغییر عدد رینولدز نشان می دهد که با تغییر عدد رینولدز از 42000 به 86000 لایه مرزی در بخش وسیع تری از سطح بال از آرام به آشفته تبدیل می گردد، لذا بیشینه ضریب برآ به میزان 40% افزایش می یابد. همچنین مشخص شد که تاثیر فرکانس کاهش یافته بر نیروی برآ وابسته به زاویه حمله است به گونه ای که در زوایای حمله پایین افزایش فرکانس کاهش یافته تاثیری بر ضریب برآ نداشته اما با افزایش زاویه حمله تاثیر مثبت فرکانس کاهش یافته بر ضریب نیروی برآ بیشتر شده است.
کلید واژگان: بالزن، اعداد رینولدز پایین، آیرودینامیک بال، جریان زیر صوت، وسایل پروازی کوچکEffects of flapping on lift and thrust forces in a 3D flapping wing has been investigated at low Reynolds numbers and several reduced frequencies, using experimental tests in a subsonic wind tunnel. Tests has been performed at Reynolds numbers 42000 to 170000 and reduced frequencies 0 to 0.45 that most birds flight at this ranges. Also the ranges of angle of attacks are between 0°-24°. Results has shown that increase of reduced frequency can enhance the lift force by up to 100 percent and in some cases reduce drag force to zero. Furthermore increment of reduced frequency has caused delay at stall of wing. Also by increasing the Reynolds number from 42000 to 86000, major region of the boundary layer of wing surface becomes turbulent, so maximum lift force increases by 40 percent. Wind tunnel test results show that the effect reduced frequency on the lift force was dependent on the angle of attack, so at the lower attack angles, the increase of reduced frequency did not affect the lift coefficient, but, with increment in angle of attack, the positive effect of the reduced frequency on the coefficient of the lift force increased.
Keywords: Flapping Wing, Low Reynolds Numbers, Wing Aerodynamics, Subsonic Flow, Micro Air Vehicle -
در این مقاله به توسعه الگوریتم DSMC برای تحلیل جریان حول هندسه های پیچیده متقارن محوری در شرایط رقیق با رویکرد کاهش هزینه محاسباتی نسبت به حالت سه بعدی کامل با در نظر گرفتن دقت مناسب نتایج و همچنین انتخاب مناسب تعداد ذرات پرداخته خواهد شد. یکی از چالش های موجود چگونگی توسعه کد به هندسه های پیچیده و همچنین چگونگی توسعه کد به هندسه های کاربردی تقارن محوری می باشد. الگوریتم توسعه یافته شده شامل بررسی حالات مختلف حرکت و برخورد ذرات با یکدیگر و یا دیواره می باشد بشکلی که کمترین میزان محاسبات اعمال شده و راندمان حل بالا باشد. همچنین اعمال چگونگی شرایط استخراج شده تقارن محوری برای هندسه مختلف برای هر نوع هندسه ارایه شده است. در بخش نتایج، هندسه های مختلف از جمله هندسه ساده (هندسه استوانه در مقابل جریان رقیق سرعت بالا) و هندسه پیچیده (شامل دو مخروط همگرا با زوایای مختلف در جریان گاز رقیق سرعت بالا و تشکیل موج لاندا) بررسی شده و نتایج حاضر با نتایج موجود اعتبارسنجی شده است. نتایج بدست آمده دقت مناسب الگوریتم ارایه شده در مقایسه با حلگرهای سه بعدی را نشان می دهند. همچنین انتخاب تعداد ذرات مناسب نیز از جمله مواردی می باشد که در راستای انتخاب مناسب تعداد ذرات مطالعه و بررسی شده است. نتایج حاضر نشان می دهند که الگوریتم حاضر قابلیت استفاده برای هندسه های پیچیده در شرایط گاز رقیق را دراست.کلید واژگان: الگوریتم DSMC، تقارن محوری، هندسه پیچیدهIn this paper, the development of the DSMC algorithm for flow analysis around axial symmetric complex geometries in rarefied conditions with a computational cost reduction approach compared to a full three-dimensional state, taking into account the appropriate accuracy of the results, as well as the proper selection of particles. One of the challenges is the development of code for complex geometries, as well as the development of code to the functional geometries of axial symmetry. The developed algorithm involves studying different modes of motion and collision of particles with each other or the wall in such a way that the least computations are applied and the high-efficiency solution. Also apply how the extracted condition of axial symmetry is presented for different geometries for each geometry. In the results section, various geometries such as simple geometry (cylinder geometry versus high velocity stream) and complex geometry (including two converging cones with different angles in the airflow of high velocity gas and λ wave formation) were investigated and the results were compared with the results Validated. The results show the accuracy of the proposed algorithm compared with the 3D solvers. Also, the selection of the number of suitable particles is one of the issues that has been studied in order to select the appropriate number of particles. The present results show that the present algorithm is able to use for complex geometries in dilute gas conditions.Keywords: DSMC Algorithm, Asymmetric, complex geometry
-
توانایی چهار هندسه ی مختلف مولد پلاسمایی جریان گردابه ای (شانه ای، T شکل، دندانه اره ای ساده و دندانه اره ای مشبک) در کنترل جریان تراکم پذیر به طور تجربی در ولتاژ و فرکانس های عملکردی مختلف بر روی یک ایرفویل فوق بحرانی بررسی و موارد استفاده از هر کدام توصیه شده است. از تجزیه و تحلیل نمودار چگالی طیفی توان مربوط به نوسانات فشار در لایه مرزی برای تعیین فرکانس های تحریک ناپایای عملگرهای پلاسمایی استفاده و مشخص شد وجود فرکانس غالب در نمودارهای چگالی طیفی توان نشانه ی بارزی بر وجود جدایی جریان در آن منطقه از ایرفویل می باشد. در آزمایشها مشاهده شد که در هنگام عملکرد پالسی عملگرهای پلاسمایی با هندسه شانه ای، در جلوی عملگر حباب جدایی ایجاد می شود که استفاده از هندسه یT شکل، اندازه حباب جدایی را کاهش می دهد. بر اساس نتیجه ی آزمایشها، عملگرهای پلاسمایی T شکل و دندانه اره ای مشبک با عملکرد پالسی، در قیاس با هندسه های شانه ای و دندانه اره ای ساده در شرایط یکسان کارایی بیشتری در کنترل جریان تراکم پذیر دارند.کلید واژگان: عملگر پلاسمایی، کنترل جریان، فرکانس تحریک ناپایا، مولد جریان گردابه ایIn the current research, four different configurations of plasma streamwise vortex generators (PSVGs) for compressible flow control have been experimentally investigated to analyze their capabilities in controlling compressible flow (M=0.428) at the different excitation voltages and frequencies. The impacts of electrical parameters on the performance and efficiency of plasma actuators have been studied. Power spectrum analysis of pressure fluctuations in the boundary layer has been employed to determine the unsteady forcing frequencies of PSVGs. The presence of a dominant frequency in power spectrum diagrams is a strong indication of flow separation in the region from which the pressure signal has been extracted. As such, it was observed that the separation bubble was created in front of the comb-type PSVG when it starts its operation; however, using the T-type configuration diminished the separation bubble. T-type and mesh-type PSVGs, in similar experimental conditions, were observed to be more efficient than the comb-type and saw-type geometries in controlling compressible flow.Keywords: Plasma Actuator, flow control, unsteady forcing frequency, plasma vortex generator
-
در این مقاله، به بررسی فرایند اشتعال در جریان بدون لایه برشی پرداخته می شود. در چیدمان بدون لایه برشی دو جریان موازی با سرعت میانگین مساوی به یکدیگر می رسند. این چیدمان اجازه مطالعه دقیق شعله های لبه دار را فراهم می کند. هدف اصلی، بررسی اثر دمای اولیه جریان بر مرحله انتشار شعله در فرایند اشتعال است. این کار با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، مدل احتراقی شعله ضخیم شده و سینتیک شیمیایی DRM-19 انجام شده است. سرعت محوری میانگین و نوسانی به دست آمده از دو شبکه ریز و درشت با استفاده از نتایج تجربی اعتبارسنجی شده است. بررسی کسر مخلوط نیز نشان از مناسب بودن دقت شبیه سازی ها در پیش بینی اختلاط دارد. مکان لبه بالادست و پایین دست شعله نیز با نتایج تجربی مقایسه شده و بیان کننده صحت شبیه سازی فرایند اشتعال است. سرعت میانگین انتشار شعله لبه دار نشان می دهد که با افزایش دمای اولیه از 323 به 1000 کلوین، سرعت انتشار شعله از 1 به 2/4 متربرثانیه افزایش پیدا می کند. همین روند برای رشد هسته شعله نیز وجود دارد. مقایسه بین سرعت انتشار شعله لبه دار به دست آمده با سرعت انتشار شعله آرام و تصحیح شده آن با مجذور چگالی ها نشان می دهد که شعله آرام تصحیح شده بهترین نتیجه را در پیش بینی سرعت انتشار شعله لبه دار دارد. همچنین، افزایش دما سبب تبدیل شعله لبه دار دوگانه به شعله لبه دار سه گانه می شود.کلید واژگان: اشتعال، جریان بدون لایه برشی، روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، مدل شعله ضخیم شده، شعله لبه دارIgnition process in a shear-less mixing layer has been studied in this paper. The effect of initial temperature on the flame propagation phase of ignition process is the main goal. The investigation is done by large eddy simulation method coupled with thickened flame approach and DRM_19 chemical mechanism. Mean and RMS axial velocities from both coarse and fine grids and mean mixture fraction have been validated against experimental results. Most upstream and downstream positions of flame edge are in good agreement with experimental. By increasing the initial temperature from 323 K to 1000 K, the mean edge flame propagation velocity increase from 1 to 4.5 m/s. The same trend exists for flame kernel volume. Comparison between calculated edge flame propagation velocity and laminar flame speed and its root density correction show that corrected laminar flame propagation can better predicts the edge flame propagation velocity. Also, by increasing the initial temperature, bibrachial edge flame convert to a triple flame.Keywords: Ignition, shear, less flow, Large eddy simulation, Thickened flame approach, Edge flame
-
این مقاله عملکرد آیرودینامیکی بال یک پهپاد را که توسط برخورد یک جسم مانند گلوله جنگی دچار صدمه شده است، با دو روش شبیه سازی عددی و تجربی مورد مطالعه قرار می دهد. به منظور شبیه سازی اثر برخورد گلوله و ایجاد گوشه های تیز در صدمه واقعی، از یک حفره ستاره ای شکل برای شبیه سازی صدمه استفاده شده است. مقطع بال مورد مطالعه، ایرفویل نامتقارن با شماره NACA 641-412 در نظر گرفته شده است. در این تحقیق، اثر موقعیت صدمه در راستای دهانه بال در سه مکان مختلف سر، میانه و ریشه بال بر روی عملکرد آیرودینامیکی بال تحت زوایای حمله مختلف مطالعه شده است. در بخش تجربی این مقاله مشخصات جریان عبوری از روی بال و صدمه، با تکنیک رنگ استاندارد آشکارسازی شده و اثرات آن بر ضرایب آیرودینامیکی ارائه شده است. به منظور بررسی قابلیت حل عددی در پیش بینی عملکرد آیرودینامیکی بال صدمه دیده، جریان اطراف بال به صورت عددی تحلیل شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی و مقایسه شده است. در نتایج آشکارسازی جریان، یک جریان جت قوی و دو گردابه با چرخش خلاف جهت، متصل به صدمه ستاره ای شکل، در سطح مکش بال مشاهده می شود. نتایج نشان می دهد صدمه ستاره ای که مساحت آن حدود 1 درصد مساحت کل بال است می تواند ضریب برآی بال را حدود 6 درصد در مقایسه با بال سالم کاهش و ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث می شود بال ضریب ممان پیچشی منفی تری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکان های مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تاثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.
ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث می شود بال ضریب ممان پیچشی منفی تری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکان های مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تاثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.کلید واژگان: بال صدمه دیده، مشخصات آیرودینامیکی، صدمه ستاره ای شکل، آزمایش تونل باد، تکنیک آشکارسازی جریان حل عددیIn this paper the flow on a finite wing with star damage is numerically and experimentally investigated to understand the influences of damage on the aerodynamic characteristics of wing. To study the effects of different span positions, the damage was considered in tip, middle and root position of the wing span. The wing model of studies is a section of NACA 641-412 asymmetric airfoil with 200mm chord and 800mm span. The aerodynamic coefficients and their increments due to damage were extracted and the results were compared to each other and also to the experimental results. The flow visualization of flow over the damaged wing has been done with pain technique to make evident the flow structure on the model and to understand the influences of damage on the flow. For better understanding of the ability of numerical modeling prediction of aerodynamic performance of a damaged wing, the flow around the wing was numerically analyzed and was validated with the experimental results. A star damage with area about 1% of the wing, can decrease the lift coefficient about 6% and increase the drag coefficient about 15.7% compared with undamaged wing. The star damaged wing also experiences more negative pitching moment coefficient. The results of damage in different locations showed that the damage near to wing tip has less impact on decrement of aerodynamic efficiency.
For better understanding of the ability of numerical modeling prediction of aerodynamic performance of a damaged wing, the flow around the wing was numerically analyzed and was validated with the experimental results. A star damage with area about 1% of the wing, can decrease the lift coefficient about 6% and increase the drag coefficient about 15.7% compared with undamaged wing. The star damaged wing also experiences more negative pitching moment coefficient. The results of damage in different locations showed that the damage near to wing tip has less impact on decrement of aerodynamic efficiency.Keywords: Star-shaped damaged wing, Aerodynamic characteristics, Wind tunnel tests, Flow visualization, Numerical Modeling -
هدف در این مقاله مطالعه پدیده اشتعال و نحوه گسترش شعله در فواره متان-هواست. این کار با استفاده از نرم افزار متن باز اپن فوم و روش شبیه سازی گردابه های بزرگ تراکم پذیر، مدل احتراقی شعله ضخیم شده و به صورت سه بعدی انجام شده است. جرقه به صورت افزودن مصنوعی آنتالپی در معادله انرژی مدل سازی شده است. شبیه سازی های فواره هوا و فواره سرد متان بیانگر عملکرد مناسب کد و تنظیمات مربوطه در پیش بینی میدان آشفته حاکم بر جریان است. پس از آن فرایند اشتعال و انتشار شعله شبیه سازی شده که نتایج اعتبارسنجی مناسب ارزیابی شده است. با استفاده از معیار دمای شعله، مسیر انتشار جبهه احتراق تعیین شده و سینتیک انتشار بررسی شده است. در نهایت، بررسی اثر دمای اولیه میدان بر فرایند اشتعال بیانگر آن است که ارتفاع شعله، فاصله لبه شعله از محور و سرعت انتشار جبهه شعله با دما تغییر می کند.کلید واژگان: شبیه سازی گردابه های بزرگ، اشتعال، فواره دایروی، شعله ضخیم شده، احتراق عددیSpar ignition in turbulent methane-air jet is studied by a compressible 3D Large Eddy Simulation in OpenFOAM code. The thicened flame model with the one-step chemical mechanism is used for methane combustion. The spar is modeled by artificial enthalpy source in energy equation at the spar location. The validation of the calculations is performed using the experimental results of the turbulent jet of airflow and non reacting mixing of methane jet. The ignition phenomenon and flame propagation are investigated in details for different conditions of initial jet temperature. The results show that the flame propagation speed, the flame lift-off and the flame distance to the axis change with changing the initial temperature.Keywords: Large Eddy Simulation (LES), Ignition, Circular jet, Thicened flame, Numerical combustion
-
در تحقیق حاضر، طرح شکل پذیر بال با طول دهنه متغیر روی بال یک پهپاد به منظور دست یابی به عملکرد بهینه در رژیم های مختلف پروازی در تونل باد مورد بررسی قرارگرفته است. برای اجرای این طرح، یک بال شکل پذیر به همراه مکانیزم های مربوط به آن طراحی، ساخته و تست شده است. آزمایش ها در یک تونل باد سرعت پایین در سرعت های 35، 60 و 80 متر بر ثانیه در محدوده عدد رینولدز بین 250×〖10〗^3 تا 620×〖10〗^3 انجام گرفته است. برای اجرای طرح شکل پذیر، تغییر طول بال نسبت به بال پایه، 38 درصد و میزان تغییر ضریب منظری نیز 74 درصد می باشد. نتایج تجربی نشان دهنده بهبود ویژگی های آیرودینامیکی بال شکل پذیر نسبت به بال پایه می باشد، این مسئله به فرم کاهش پسای القایی و نیروی رانش موردنیاز و افزایش ضریب برآ، راندمان آیرودینامیکی و افزایش مداومت و برد پرواز ظاهرشده است. طبق نتایج، مداومت و برد پروازی بال شکل پذیر نسبت به بال پایه به ترتیب 17 و 5 درصد افزایش داشته است. مطالعات تجربی انجام شده نشان می دهد که بیشترین راندمان آیرودینامیکی مدل بال در زاویه حمله 4 درجه و حداکثر مقدار آن 8/14 برای بال پایه، 3/16 برای بال شکل پذیر با افزایش طول 50 درصد(5 سانتی متر) و 4/17 درصد برای بال شکل پذیر با افزایش طول 100 درصد
(10 سانتی متر) می باشد. در این تحقیق هم چنین نشان داده شده است که چگونه می توان از طرح بال شکل پذیر به عنوان یک روش جایگزین برای کنترل حرکات غلت به جای روش کنترل غلت سنتی (سطوح کنترل شهپر) استفاده نمود. به نحوی که در مقایسه با کنترل غلت معمولی استفاده از روش طول متغیر قدرت کنترل غلت را افزایش خواهد داد.کلید واژگان: بال شکل پذیر، بال با طول متغیر، تونل باد، برد و مداومت پرواز، ضرایب آیرودینامیکیIn this paper, the implementation of the variable-span Morphing wing(VSMW) on the wings of a UAV to achiev the optimal performance for various flight regimes is studied in wind tunnels. For the implementation of this plan, a morphing wing with its related mechanism is designed, built and tested. Tests were carried out at a low- speed wind tunnel with speeds of 35, 60 and 80 m/s in the range of Reynolds Number between 250×〖10〗^3 to 620×〖10〗^3. For the implementation of the morphing wing plan, the maximum deviation of wing span relative to Basewing (BW) is 38 percent and change of aspect ratio is 74% percent. Experimental results showed the improved aerodynamic properties of VSMW compared to BW. These improvements are in the form of reduction of induced drag, thrust required and increasing of lift coefficient, aerodynamic efficiency, endurance and rang. According to the results, endurance and range for VSMW comparison to BW, respectively 17 and 5 percent increased. The experimental studies show that the maximum aerodynamic efficiency of the wing model occurs at 4 degree angle of attack with the maximum value being 14.8 for the base wing, 16.3 for the morphing wing with 50 percent (5 cm) extension in wing span, and 17.4 % for the morphing wing with 100 percent (10 cm) span extension. This research also shows how VSMW can be used as an alternative method of roll control instead of the regular method (i.e. using aileron control surfaces) as it provides more roll control power than the regular method.Keywords: Morphing Wing, Variable Span, Wind tunnel, Range, Endurance, Aerodynamic Coefficient -
در این مقاله، یک نمونه بال محدود که در اثر برخورد یک جسمی مانند گلوله جنگی، دچار صدمه می شود، با استفاده از آزمایش تونل باد و روش عددی مطالعه و آثار صدمه روی مشخصات ائرودینامیکی بال بررسی شده است. در مقایسه با تحقیقات پیشین که صدمه دایروی روی بال نامحدود با مشخصات جریان دوبعدی انجام شده است، در این مقاله، شبیه سازی با استفاده از یک بال محدود در نظر گرفته شده تا آثار جریان سه بعدی روی بال مطالعه شود. از اینرو، برای بررسی اثر موقعیت صدمه در راستای دهانه بال سه بعدی، صدمه در سه نقطه سر، میانه و ریشه بال مدلسازی شده است. برای بررسی اثر گوشه های تیز صدمه واقعی، از هندسه مثلث برای شبیه سازی شکل صدمه استفاده شده است. مقطع بال مورد مطالعه، ایرفویل نامتقارن ناکا با شماره NACA 641-412 در نظر گرفته شده که ابعاد وتر بال 200 میلی متر و نیم دهانه آن به طول 800 میلی متر است. در این مقاله مشخصات جریان عبوری از روی بال و صدمه آشکارسازی شده و آثار آن بر ضرایب ائرودینامیکی نیرو و ممان پیچشی ارائه شده است. نتایج نشان می دهد صدمه ای که مساحت آن حدود 1 درصد مساحت سطح موثر بال است می تواند در مقایسه با بال سالم ضریب برآی بال را حدود 5 درصد کاهش و ضریب پسا را حدود 14 درصد نسبت به بال سالم افزایش دهد. همچنین صدمه سبب می شود بال ضریب ممان پیچشی منفی تری را تجربه کند.کلید واژگان: بال صدمه دیده، مشخصات ائرودینامیکی، حل عددی، آزمایش تونل باد، آشکارسازی جریانIn this paper the flow on a finite wing with triangular damage is numerically and experimentally investigated to understand the influences of damage on the aerodynamic characteristics of wing. To study the effects of different span positions, the damage was considered in tip, middle and root position of the wing span. The aerodynamic coefficients and their increments due to damage were extracted and the results were compared to each other and also to the experimental results. Then flow visualizations were practiced to make evident the flow structure on the model and to help to understand the influences of each position of damage on the aerodynamic coefficients. There was the flow through the damage which was driven by the pressure difference between the upper and lower wing surfaces. The flow could take two forms dependent on the angle of attack. The first form was a "weak-jet" which formed an attached wake and resulted in small changes in force and moment coefficients. The second form resulted from increased incidence. This was the "strong-jet" where through flow penetrated into the free stream flow with large separated wake and reverse flow. The effect on the force and moment coefficients was significant in this case. Generally comparing to an undamaged model, increasing incidence for a damaged model resulted increase loss of lift coefficient, increased drag coefficient and more negative pitching moment coefficient.Keywords: damaged wing, aerodynamic characteristics, numerical method, wind tunnel test, flow visualization
-
در این پژوهش، طرح شکل پذیری روی بال یک پهپاد به صورت تجربی و عددی موردمطالعه قرارگرفته است. شکل پذیری بال با طول و زاویه پس گرایی متغیر انجام گرفته که در آن مساحت و ضریب منظری با حفظ ساختار کلی بال تغییر می یابد. نتایج عددی با استفاده از نرم افزار فلوئنت و داده های تجربی از تست تونل باد سرعت پایین در سرعت های 50، 60 و 70 متر بر ثانیه به دست آمده است. میزان تغییر طول و تغییر زاویه پس گرایی مدل بال شکل پذیر نسبت به بال پایه، به ترتیب 10 سانتی متر (30درصد) و 12 درجه (36 درصد) می باشند. نتایج به دست آمده از این بررسی نشان دهنده بهبود ویژگی های آیرودینامیکی بال شکل پذیر نسبت به بال پایه می باشد، این مسئله به فرم کاهش پسای القایی و افزایش راندمان آیرودینامیکی ظاهرشده است. طبق نتایج تجربی و عددی به دست امده برای بال شکل پذیر نسبت به بال پایه، مداومت پروازی به ترتیب 6/13 و 5/13 درصد و برد پروازی به ترتیب 85/8 و 17/8 درصد افزایش داشته است. مطالعات تجربی و عددی انجام شده نشان می دهد که بیشترین تغییر راندمان آیرودینامیکی مدل شکل پذیر نسبت به مدل پایه به ترتیب 8/13 و 7/13 درصد بوده که در زاویه حمله 6 درجه و سرعت 70 متر بر ثانیه اتفاق می افتد. در این تحقیق همچنین نشان داده شده که چگونه می توان از طرح بال شکل پذیر با طول متغیر به عنوان یک روش جایگزین برای کنترل حرکات غلت استفاده نمود.
کلید واژگان: بال شکل پذیر، طول و زاویه پس گرایی متغیر، روش عددی، تونل بادIn this research, experiment and computational fluid dynamics (CFD) are used to assess the performance of UAV with variable-span and sweep morphing wing under low speed conditions. Both wing area and aspect ratio are changed due to variations in span and sweep, whereas structure of the variable-span and sweep morphing wing remains constant. In this study, the numerical results of Fluent software and experimental data are presented. Results are achieved under a low wind speed (50, 60 and 70 m/s). In this case, full extension represents a 30% (10 cm) increase in wing span and 36% (12 deg.) in sweep angle relative to the original wing, with no extension. The results of this study show that the morphing wing is capable to improved aerodynamic efficiency, increased both range and endurance, reduced induced drag and in general reduced thrust required. According to experimental and numerical results, the use of morphing wing can increase the range by 13.6% and 13.5%, also, endurance of the vehicle by approximately 8.855 and 8.17%, respectively. The results of this study show that the maximum value of lift-to-drag ratio occurred at 6 degrees angle of attack and a speed of 70m/s. These results demonstrate that the use of morphing wing improve the lift-to-drag ratio by 10% compared to original wing. Finally, the numerical simulations are compared and show good agreement with the experimental results. This research also showed how morphing concept can be used as an alternative method for roll control.Keywords: Morphing Wing, Variable Span, Sweep, Numerical Method, Wind tunnel -
In the following paper, the accuracy of full turbulent K-e and transitional K-w models in external aerodynamic capturing of NACA0012 and sensitivity analysis have been comprehensively investigated. Among these investigations, some sorts of sensitivity analysis, including changes in free-stream Mach number, free-stream Reynolds number, free-stream angle of attack and generated-grid density have been done. Also the effects of transition inception point and the magnitude of the conformity between numerical results and theoretical concepts about transition and related effective parameters on the magnitude of lift, drag, lift-slope, pressure distribution, and pressure/friction lift-and-drag coefficients have been investigated in detail. To confirm the validity and the accuracy of the results, the numerical results have been compared with some published references.Keywords: Turbulence Model, Transitional Model, NACA0012 Classic Airfoil, Subsonic, Transonic
-
در رژیم گذرصوت رشد لایه مرزی و به تبع آن افزایش ضخامت جابه جایی لایه مرزی عوامل اصلی و تعیین کننده موقعیت شوک تشکیل شده روی سطوح آیرودینامیکی در این رژیم محسوب می شوند. با توجه به اینکه رشد لایه مرزی تابعی از عدد رینولدز جریان آزاد و نیز موقعیت گذار لایه مرزی از حالت آرام به آشفته است، عدد رینولدز جریان آزاد و دیگر پارامترهای دخیل در رشد و موقعیت گذار لایه مرزی تعیین کننده موقعیت تشکیل شوک و مقدار نیروها و ممان های آیرودینامیکی وارده بر جسم و سطوح آیرودینامیکی در رژیم گذرصوت هستند. در این مقاله به بررسی کیفی نقش عدد رینولدز در اندازه نیروها و ممان های آیرودینامیکی وارده بر مدل آگارد بی(AGARD-B) پرداخته شده است. همچنین، بر اساس تست های تونل باد انجام شده در رژیم گذرصوت، علاوه بر عدد رینولدز، میزان انسداد جریان نیز یکی دیگر از پارامترهای تاثیرگذار در دقت نتیجه های به دست آمده می باشد.
کلید واژگان: تونل باد گذر صوت، عدد رینولدز، مدل آگارد بی، ضرایب آیرودینامیکیBoundary layer growth and hence displacement thickness are the key factors in shock position over aerodynamical surfaces at transonic regimes. Since boundary layer growth is a function of free stream Reynolds number and also of the transition location, the free stream Reynolds number and also the other parameters involved in the boundary layer growth and its transition location are determinant in positioning the shock formation and also in aerodynamical forces and moments on a body at transonic regimes. In this paper, the quantitative role of Reynolds number on aerodynamical forces and moments of an AGARD-B model has been investigated. Also, from the results of wind tunnel testing, the blockage of the flow is another effective parameter in the accuracy of the results.Keywords: Transonic Wind Tunnel, Reynolds Number, AGARD, B Model, Aerodynamic Coefficients -
مطالعه تجربی فشار مبنا در اجسام دو بعدی و تقارن محوری و ارزیابی روش های نظری توسط آن
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.