مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

افزایش دقت محاسبه تجربی ضریب پسای یک ایرفویل با احتساب ترم‌های سرعت اغتشاشی در ناحیه دنباله

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
غلامحسین ملکی 1
سیاوش طباطبائیان 1
محمدرضا سلطانی 2
علیرضا داوری 1
1 گروه مهندسی هوافضا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
چکیده
در مطالعه حاضر، پروفیل سرعت لحظه‌ای در پشت یک ایرفویل به‌صورت تجربی در دو عدد رینولدز متفاوت اندازه‌گیری شده است. داده‌های حاصل از این اندازه‌گیری برای مطالعه پروفیل دنباله و ضریب نیروی پسای ایرفویل در شرایط گوناگون استفاده می‌شود. در روش‌های مرسوم و متداول برای محاسبه ضریب نیروی پسای ایرفویل از طریق اندازه‌گیری سرعت در پشت ایرفویل، از ترم‌های سرعت اغتشاشی معادله مومنتوم صرفه‌نظر می‌شود. اگرچه، در زوایای حمله متوسط به بالا که جریان مغشوش می‌شود و جدایش هم اتفاق می‌افتد، ماهیت جریان سه‌بعدی می‌شود و نادیده‌گرفتن ترم‌های اغتشاشی سرعت (در سه‌بعد) در محاسبه ضریب پسای ایرفویل ممکن است منجر به کسب داده‌های اشتباه شود. در مطالعه حاضر به‌منظور افزایش دقت محاسبه تجربی ضریب پسای ایرفویل برای محدوده زوایای حمله متوسط به بالا، ترم‌های سرعت اغتشاشی در محاسبه ضریب پسای ایرفویل لحاظ می‌شود و این امر منجر به برقراری همخوانی مطلوب بین نتایج عددی و تجربی می‌شود، در حالی که برای محدوده زوایای حمله اندک، به‌منظور افزایش دقت محاسبه تجربی ضریب پسا و ایجاد یک تطابق مطلوب بین نتایج عددی و تجربی، می‌توان از اثرات ترم‌های سرعت اغتشاشی در محاسبه تجربی ضریب پسای ایرفویل صرفه‌نظر کرد.
کلیدواژه‌ها
توربین بادی
ناحیه دنباله
ضریب پسا
عدد رینولدز
ریک فشار
ترم‌های سرعت اغتشاشی

موضوعات

عنوان مقاله English

Enhancement of the Accuracy of Experimental Drag Coefficient Calculation of an Airfoil by Including the Turbulence Velocity Terms in the Wake Region

نویسندگان English

Gh. Maleki 1
S. Tabatabaeian 1
M.R. Soltani 2
A. Davari 1
1 Department of Aerospace Engineering, Science & Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Aerospace Engineering Faculty, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In the present study, the instantaneous velocity profile behind an airfoil at two different Reynolds numbers has been measured experimentally. Data are used to study the wake profile and the corresponding drag coefficient force of the airfoil in different conditions. In the conventional and common methods for calculation of the drag force coefficient through the velocity measurement behind an airfoil, turbulence velocity terms of the momentum equation are ignored. However at moderate to high angles of attack where the flow becomes turbulent and separation occurs, the nature of the flow becomes three dimensional and disregarding the components of the fluctuation of velocity (in three dimensions) in calculation of the drag coefficient of airfoil may result in erroneous information. In the present study, in order to increase the accuracy of the experimental drag coefficient of the airfoil for moderate to high angles of attack, turbulence velocity terms in experimental drag coefficient calculation are considered and this causes an acceptable compatibility between experimental and numerical results whereas for low angles of attack, disregarding the effects of turbulence velocity terms in experimental drag coefficient calculation will improve the accuracy of the experimental drag coefficient and a desired compatibility between experimental and numerical data will be established.

کلیدواژه‌ها English

Wind turbine
Wake Region
Drag coefficient
Reynolds number
Pressure Rake
Turbulence Velocity Terms
Betz A. A method for the direct determination of wing section drag [Internet]. United States: NTRS; 1925 [Unknown Cited]. Available from: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19930090720 [Link]
Jones BM. Measurement of profile drag by the pitot traverse method. London: H.M. Stationery Office; 1936. [Link]
Taylor GI. The determination of drag by the pitot travers method. London: H.M. Stationery Office; 1937. [Link]
Bollay W. Determination of profile drag from measurements in the wake of a body. Journal Aeronautical Sciences. 1938;5(6):245-248. [Link] [DOI:10.2514/8.597]
Goett HJ. Experimental investigation of the momentum method for determining profile drag [Internet]. United States: NTRS; 1939 [Unknown Cited]. Available from: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19930091734 [Link]
Takahashi TT. On the decomposition of drag from wake survey measurements. 35th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 6-9 Junuary 1997, Reno, United States. Reno: AIAA; 1997; [Link] [DOI:10.2514/6.1997-717]
Antonia RA, Rajagopalan S. Determination of drag of a circular cylinder. AIAA Journal. 1990;28(10):1833-1834. [Link] [DOI:10.2514/3.10485]
Chao DD, Van Dam CP. Airfoil drag prediction and decomposition. Journal of Aircraft. 1999;36(4):675-681. [Link] [DOI:10.2514/2.2510]
Van Dam CP. Recent experience with different methods of drag prediction, Progress in Aerospace Sciences. 1999;35(8):751-798. [Link] [DOI:10.1016/S0376-0421(99)00009-3]
Goldstein S. A note on the measurement of total head and static pressure in a turbulent stream. Royal Society. 1936;155(886):570-575. [Link] [DOI:10.1098/rspa.1936.0120]
Barlow JB, Rae WH, Pope A. Low-speed wind tunnel testing. Hoboken: John Wiley & Sons; 1984. [Link]
Soltani MR., Rasi F, Sedighi M, Bakhshalipour A. An experimental investigation of time lag in pressure-measuring systems. Ankara International Aerospace Conference (AIAC), Unknown Date & Location & Publisher of Conference. 2005. [Link]
Lu B, Bragg MB. Experimental investigation of the wake-survey method for a bluff body with a highly turbulent wake. 20th AIAA Applied Aerodynamics Conference, 24-26 June 2002, St. Louis, United States. Reno: AIAA; 2002. [Link] [DOI:10.2514/6.2002-3060]
Lu B, Bragg BM. Airfoil drag measurement with simulated leading-edge ice using the wake survey method. 41st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. 6-9 January 2003, Reno, United States. Reno: AIAA; 2003. [Link] [DOI:10.2514/6.2003-1094]
Anderson JD. Fundamentals of aerodynamics. New York: McGraw-Hill; 2001. [Link]
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 20، شماره 8
مرداد 1399
صفحه 2101-2112