Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
بررسی رفتار آیروالاستیک غیرخطی بالواره با وجود جدایش جریان بر اساس مدل واماندگی استاتیکی درجه سه
Investigation of nonlinear aeroelastic behavior of airfoils with flow separation based on cubic static stall modeling
در این مقاله با معرفی یک الگوی جدید آیرودینامیک برای شبیهسازی جدایش جریان و واماندگی استاتیکی، شکل جدیدی از معادلات آیروالاستیک غیرخطی بالوارههای دو درجه آزادی (خمشی عمودی و پیچشی) استخراج میشود. روابط سازه براساس مدل جرم-فنر و حاوی ترمهای غیرخطی درجه دو و سه است. روابط آیرودینامیک از تلفیق الگوی آیرودینامیک ناپایای وگنر و الگوی غیرخطی ضریب برآ-زاویةحمله برای شبیهسازی واماندگی جریان با تقریب معادله درجه سه، بهدست میآید. برای استخراج معادلات آیروالاستیک از اصل همیلتون و معادلات لاگرانژ استفاده میشود. همچنین با بکارگیری شیوه حل تاریخچه زمانی انتگرال، معادلات آیروالاستیک غیرخطی انتگرالی-دیفرانسلی حاصله، حل و رفتار آیروالاستیک مقطع مذکور در هر دو رژیم جریان ناپایا و شبهپایا با یکدیگر مقایسه میشود. استفاده از روش تاریخچه زمانی در حل معادلات باعث کاهش حجم معادلات در مقایسه با روش فضای حالت میگردد. نتایج نشان میدهد که رفتار آیروالاستیک بالواره با وجود سازه خطی، با استفاده از الگوی آیرودینامیکی غیرخطی معرفی شده برای واماندگی درمقایسه با الگوهای خطی آیرودینامیک، در جریانهای شبهپایا و ناپایا باعث ایجاد نوسانات با سیکل حدی میشود. همچنین استفاده از الگوی منحنی درجه سه بجای منحنی تکهای خطی مورد استفاده در مراجع هرچند باعث پیچیدهتر شدن شکل ظاهری معادلات میشود لیکن در زمان حل توسط نرمافزار، همگرایی حل سریعتری خواهد داشت و باعث حذف خطاهای موجود در مدلهای مذکور میشود. بررسیها نشان میدهد که استفاده از آیرودینامیک غیرخطی استاتیک استال علاوه بر کاهش سرعت ناپایداری، دامنه نوسانات سیکل محدود را نیز در هر دو رژیم جریان شبه پایا و ناپایا کاهش میدهد.
In this paper, by defining a new paradigm for nonlinear aerodynamic equations of flow separation and static stall, a new form of nonlinear aeroelastic equations for two degrees of freedom airfoils (torsional and bending) are presented. Structural equations are based on the nonlinear mass-spring model; include the nonlinear quadratic and cubic terms. Aerodynamic equations are obtained by combining the unsteady Wagner model and the nonlinear lift coefficient-angle of attack for simulating stall using a cubic approximation. Hamilton’s principle and Lagrange equations were used to derive the aeroelastic equations. The obtained integro-differential nonlinear aeroelastic equations are solved using a new time-history integration method. The aeroelastic behavior of the airfoil is compared in both unsteady and quasi-steady flow. Using the time-history method compared to the phase space method leads to fewer equations. The results show that the aeroelastic behavior of airfoil with a linear structure, using a nonlinear aerodynamic theory for the stall, causes oscillations with a limit cycle in unsteady and quasi-steady flow compared to other linear aerodynamic theories. Also, the use of the cubic curve instead of the piecewise linear curves which is commonly used in other references, although, causes an apparent complication of the equations, reduces the computational time due to faster convergence in solution and makes the reduction in errors. The results show that the use of nonlinear aerodynamic static stall not only reduces the instability velocity, but also reduces the amplitude of limit cycle oscillations in both unsteady and quasi-steady regimes.
واماندگی استاتیکی,آیرودینامیک ناپایای وگنر,روش تاریخچه زمانی انتگرال,نوسانات با سیکل حدی
Static stall,Wagner unsteady aerodynamic,Integration historical method,Limit Cycle Oscillations (LCO)
311
322
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-8923&slc_lang=fa&sid=15
Shahrokh
Shams
شاهرخ
شمس
100319475328460065530
100319475328460065530
Yes
هیئت علمی دانشگاه تهران
Mohammad Reza
Kazemi
محمد رضا
کاظمی
100319475328460065535
100319475328460065535
No
مهندسی هوافضا، دانشگاه تهران، تهران
Babak
Mirzavand Borojeni
بابک
میرزاوند بروجنی
100319475328460065538
100319475328460065538
No
عضو هیئت علمی، مهندسی هوافضا، دانشگاه تهران، تهران
Zahra
Khojasteh Bakhtek Koupaie
زهرا
خجستهبختهکوپایی
100319475328460065537
100319475328460065537
No
مهندسی هوافضا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرمسار