مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی و بهبود عملکرد آیرودینامیکی بال مجهز به فلپ شکاف دار با استفاده از شبیه سازی CFD

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
10.48311/mme.2026.118924.82962
چکیده
در این پژوهش، عملکرد آیرودینامیکی یک بال مجهز به فلپ شکاف‌دار با استفاده از شبیه‌سازی سه‌بعدی دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. به‌منظور تحلیل اثر پیکربندی فلپ بر مشخصه‌های آیرودینامیکی، سه طرح اصلی شامل طرح پایه (بال با فلپ ساده)، طرح فلپ دوبل و طرح فلپ با مکانیزم چهارمیله‌ای بررسی شده‌اند. ضرایب لیفت، درگ و ممان پیچشی در بازه‌ای از زوایای حمله و برای پیکربندی‌های مختلف فلپ محاسبه و تحلیل شده و الگوهای جریان به‌منظور بررسی پدیده‌های جدایش و رکود مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.

نتایج نشان می‌دهد که اگرچه طرح پایه در زوایای حمله پایین موجب افزایش لیفت و بهبود عملکرد در فازهای برخاست و فرود می‌شود، اما در زوایای حمله بالا به‌دلیل تشدید جدایش جریان با افت راندمان آیرودینامیکی و افزایش درگ و ممان پیچشی همراه است. در مقابل، طرح فلپ دوبل با افزایش سطح مؤثر انحنا و ایجاد کانال جریان بین فلپ‌ها، افزایش قابل توجهی در ضریب لیفت و تأخیر در جدایش جریان ایجاد می‌کند، هرچند این بهبود با رشد درگ همراه است. بررسی طرح مکانیزم چهارمیله‌ای نشان می‌دهد که تنظیم هم‌زمان گپ و اورلپ فلپ نقش کلیدی در کنترل رفتار آیرودینامیکی ایفا کرده و در میان حالات مختلف، پیکربندی G3 بهترین تعادل بین افزایش لیفت، کنترل درگ و پایداری ممان پیچشی را فراهم می‌کند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Numerical Investigation and Improvement of the Aerodynamic Performance of a Wing Equipped with a Slotted Flap Using CFD

نویسندگان English

Amir Mohammad Mohammadi 1
Sina Alimohammadian 2
1 Aerospace Engineering Department, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Aerospace Engineering Department, Amir Kabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this study, the aerodynamic performance of a wing equipped with a slotted flap is investigated and compared using three-dimensional computational fluid dynamics simulations. To evaluate the influence of flap configuration on aerodynamic characteristics, three main designs are considered, including a baseline configuration (wing with a simple flap), a double-slotted flap configuration, and a four-bar linkage flap mechanism. Lift, drag, and pitching moment coefficients are computed and analyzed over a range of angles of attack for different flap configurations, and flow patterns are examined to identify flow separation and stagnation phenomena.

The results indicate that although the baseline configuration improves lift at low angles of attack and enhances performance during takeoff and landing phases, it suffers from reduced aerodynamic efficiency and increased drag and pitching moment at higher angles of attack due to intensified flow separation. In contrast, the double-slotted flap configuration significantly increases the lift coefficient and delays flow separation by increasing the effective camber and forming a flow channel between the flaps, albeit at the expense of increased drag. The analysis of the four-bar linkage mechanism demonstrates that simultaneous control of the flap gap and overlap plays a crucial role in regulating the aerodynamic behavior of the wing. Among the investigated cases, the G3 configuration provides the best balance between lift enhancement, drag control,, and pitching moment stability.

کلیدواژه‌ها English

Slotted Flap
Computational Fluid Dynamics
Aircraft Wing
Aerodynamics
Lift and Drag

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 23 بهمن 1404