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

Abstract

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.