مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی و شبیه‌سازی عددی اثرات شکل‌های هندسی مختلف نوک پره اصلی بالگرد بر ضرایب آیرودینامیکی و جریان‌های چرخشی حول روتور

نویسندگان
1 هیات علمی
2 پژوهشگر
چکیده
در این مقاله، اثرات شکل‌های هندسی مختلف نوک پره روتور اصلی بالگرد در پرواز ایستا، از دیدگاه آیرودینامیکی مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرند. برای این منظور به موضوع ضرایب آیرودینامیکی، جریان‌های چرخشی و دنباله‌های گردابی ناشی از نوک پره‌های روتور پرداخته می‌شود. فرآیند شبیه‌سازی عددی با نرم‌افزار فلوئنت و به ‌روش حجم محدود ضمنی انجام شده است. شبکه‌های مورد استفاده به ‌صورت باسازمان می‌باشند. اعتبارسنجی با نتایج تجربی کارادونا و تانگ انجام شده است. در این تحقیق جریان آشفته، تراکم‌پذیر و لزج می‌باشد. باتوجه به نوع خاص جریان برای انتخاب مدل آشفته در نرم‌افزار فلوئنت، نتایج مدل‌های مختلف (رنس) برای یک روتور معروف با یکدیگر مقایسه و درنهایت مدل آشفتگی k-ε استاندارد برای شبیه‌سازی روی روتورهای مورد نظر انتخاب شده است. برای حل عددی معادلات حاکم بر جریان روش بالادست (رو) با دقت مرتبه دوم در نظر گرفته شده است. سپس سیزده مدل روتور با شکل‌ها هندسی مختلف نوک پره ارائه شده و نتایج مدل‌ها با یکدیگر مقایسه شده‌اند. این بررسی‌ها نشان می‌دهد که اگر افزایش ضریب پیش‌ران مهم باشد، ضریب پیش‌ران پره‌های برپ 4، یوروکوپتر لبه آبی، نوک اکچوال، بالگرد بل-214 و برپ 3 نسبت به پره مستطیلی افزایش و اگر کاهش ضریب گشتاور مورد توجه باشد، ضریب گشتاور پره‌های بالگرد میل-17، سیکورسکی RH-53D، نوک مخروطی، بالگرد بل-412، سیکورسکی SH-3D و کومانچی RAH-66 نسبت به پره مستطیلی کاهش یافته و برای پره‌های برپ 3 و 4، نوک اوجی و بالگرد بل-214 بیشتر شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical investigation of different helicopter main blade tip geometry on aerodynamic coefficients and rotor vortical effects

نویسندگان English

Alireza Naderi 1
Reza Afshari 2
2 Researcher
چکیده English

In this article, the effects of helicopter main rotor blade tip geometric shapes on the aerodynamic of hover flight are analyzed. Aerodynamic coefficients, vortical flows and vortex wakes are discussed. Fluent software with implicit finite volume method has been used for numerical simulation process. The grids are structured. Experimental results of the Caradonna and Tung have been used for aerodynamic validations. In this investigation, the flow has been considered turbulent, compressible, and viscous. The results of several RANS models for a specific rotor have been compared together and finally the standard k-ε turbulent model has been selected. The Roe method with second order scheme was selected. Thirteen different geometrical shapes on the tip of the blades have been presented and the results of the models have been compared together. These studies show that the blades of BERP IV, Blue edge, Actual, Bell-214 and BERP III produce maximum thrust and MIL-17, Sikorsky RH-53D, Tapered, Bell-412, Sikorsky SH-3D and Comanche RAH-66 produce minimum torque and also the blades of BERP III and IV, Ogee and Bell-214 produce maximum torque.

کلیدواژه‌ها English

Helicopter main blade tip geometry
Vortex wake
Vortical flows
Transonic shock
Numerical simulation