mohammadjavad kahalian
-
One important passive technique for drag reduction is the use of microstructured surfaces. In recent years, the advantages of this method have led some airlines to reduce their fuel consumption by installing microstructured films on aircraft. To understand the physics governing microstructures, this article investigates the effect of V-shaped transverse microgrooves on the NACA 8-H-12 airfoil. For this purpose, grooves with a base and height of 150 μm are placed transversely at eight different locations on the airfoil surface and their effects are investigated at zero angle of attack (AoA) and at velocities of 35, 65, and 100 m/s. The results show that vortices trapped within the transverse microgrooves reduce viscous drag by decreasing shear stress magnitude near the peaks and reversing its direction within the valleys. However, the microgrooves also generate pressure drag due to pressure gradients created within and around the structures. The combined effects of these changes in viscous and pressure drag determine the overall change in total drag. Total drag can either increase or decrease depending on the microgrooved surface area, its location on the airfoil, and the freestream velocity. The maximum drag reduction observed in this study was approximately 6%, achieved with two 200 mm microgrooved surfaces located mid-chord on both the suction and pressure sides at 35 m/s.
Keywords: Microstructure, Drag Reduction, Transverse Flow, NACA 8-H-12 -
یکی از مهم ترین تکنیک های غیرفعال در زمینه کاهش نیروی پسا، استفاده از سطوح ریزساختار می باشد. ساختارهای این سطوح که از مرتبه نانومتر تا چند صد میکرومتر می باشند می توانند به صورت تصادفی و یا به شکل منظم و کنترل شده، با هندسه و چیدمان مختلف بر روی سطح ایجاد شوند و با تاثیر بر جریان گذرنده، پسای تولیدی را دستخوش تغییر قرار دهند. این مقاله با هدف مطالعه فیزیک حاکم بر سطوح ریزساختار، به بررسی پارامترهای حاصل از عبور جریان هوا از روی آنها می پردازد که از جمله این پارامترها می توان به مولفه های پسا، پروفیل های سرعت و تنش برشی اشاره نمود. به این منظور از ریزساختارهای مثلثی با قاعده و ارتفاعی یکسان و برابر با 50، 100، 200، 400 و 800 میکرومتر استفاده شده است که به صورت عرضی در معرض جریانی با سرعت m/s 5 و m/s 25 قرار گرفته اند. این ریزساختارها بر روی صفحه ای به طول mm 60 ایجاد شده اند که برای انجام مقایسه دقیق تر، mm 10 از ابتدا و انتهای صفحه در مقایسه ها لحاظ نگردیده است. با توجه به تاکید برخی مقالات بر لغزش جریان از روی ریزساختارها، پروفیل های سرعت بر روی این سطوح بررسی شده است اما در نهایت تغییر در مقدار و جهت تنش برشی به عنوان مکانیزم اصلی کاهش پسای اصطکاکی تشریح گردیده و اثر ابعاد و سرعت جریان بر آن بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که گردابه های محبوس در میان ساختارهای عرضی این سطوح می توانند با کاهش مقدار تنش برشی در اطراف قله ها و نیز تغییر جهت آن در دره ها منجر به کاهش پسای اصطکاکی گردند. از سوی دیگر ایجاد اختلاف فشار در داخل و اطراف ساختارها منجر به ایجاد پسای فشاری خواهد شد. برآیند این دو مولفه پسا که به ابعاد ریزساختارها و نیز سرعت جریان وابسته اند، نهایتا مقدار افزایش و یا کاهش پسای کل را تعیین خواهد کرد.
کلید واژگان: ریزساختار، کاهش پسا، جریان عرضی، تنش برشی، شبیه سازی عددیOne of the important passive techniques to reduce the drag force is the use of microstructured surfaces. The structures of these surfaces, which are from the order of nanometers to several hundred micrometers, can be created randomly or in a regular and controlled manner, with different geometries and configurations on the surface, and by affecting the fluid flow, they can change the amount of drag. With the aim of studying the physics governing microstructures, this article will investigate the parameters resulting from air flow passing them, which include drag components, velocity profiles and shear stress. For this purpose, triangular microstructures with the same base and height of 50, 100, 200, 400 and 800 µm have been used, which are transversely exposed to air flow with velocity of 5 m/s and 25 m/s. Due to the emphasis of some articles on the flow slipping over the microstructures, the velocity profiles on these surfaces have been investigated, but finally, the change in the amount and direction of the shear stress has been described as the main mechanism of viscous drag reduction. Then, the effect of the size of the structures and the velocity of the flow has been investigated. The obtained results show that the trapped vortices among the transverse structures can reduce the viscous drag by reducing the amount of shear stress around the peaks and reversing its direction in the valleys. On the other hand, creating a pressure gradient inside and around the structures will lead to creating pressure drag. The sum of these two drag components, which depend on the size of the microstructures and the flow velocity, will finally determine the increase or decrease of the total drag.
Keywords: Microstructure, Drag Reduction, Transverse Flow, Shear Stress, Numerical Simulation
- 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.