ارزیابی روش‌های پانل و شبکه‌ی گردابه به‌همراه مدل‌سازی دنباله‌ی آزاد جهت محاسبات آئرودینامیکی روتور بالگرد در پرواز ایستایی

Abstract

در تحقیق حاضر، ارزیابی روش‌های پانل و شبکه‌ی گردابه به‌همراه مدل‌سازی دنباله‌ی آزاد در تحلیل آئرودینامیکی روتور بالگرد در پرواز ایستایی مد نظر بوده و با مقایسه‌ی نتایج حاصل از این دو روش، اثرات ضخامت تیغه‌ها روی نتایج آئرودینامیکی روتور مورد بررسی قرار گرفته است. مزیت اساسی روش پانل نسبت به روش شبکه‌ی گردابه در تحلیل آئرودینامیکی روتور بالگرد، درنظر گرفتن اثرات ضخامت تیغه‌ها و درنتیجه افزایش دقت نتایج توزیع فشار سطح و بارگذاری تیغه‌ها است. در روش پانل، تیغه‌ها با ضخامت واقعی مدل می‌شود و ضمن توزیع پانل‌های چهارضلعی چشمه/مزدوج روی سطح تیغه‌ها، از پانل‌های چهارضلعی مزدوج برای مدل‌سازی دنباله استفاده می‌شود. در مدل‌سازی دنباله‌ی آزاد و با هر چرخش تیغه‌ها، یک ردیف پانل به دنباله ریزش کرده که با سرعت محلی القاشده توسط پانل‌های چشمه/مزدوج روی تیغه‌ها و پانل‌های مزدوج روی دنباله جابه‌جا می‌شوند. درنتیجه، دنباله آزادانه تغییر شکل یافته و ساختار طبیعی خود را پیدا می‌کند. با استفاده از روش پانل و مدل‌سازی دنباله‌آزاد، محاسبات آئرودینامیکی بال ۰۰۱۲ٓN‌A‌C‌A صورت گرفته تا دقت و صحت روش در تحلیل جریان سه‌بعدی ارزیابی شود. سپس تحلیل آئرودینامیکی یک روتور در پرواز ایستایی برای ماخ نوک تیغه برابر ۰٫۴۴ توسط روش پانل انجام شده و نتایج با داده‌های تجربی و نظری موجود مقایسه شده‌اند. همچنین با مقایسه‌ی نتایجحل پانل با روش شبکه‌ی گردابه، تأثیر ضخامت تیغه‌ها بر مشخصات آئرودینامیکی روتور مورد نظر ــ شامل توزیع اختلاف فشار سطح تیغه‌ها، بارگذاری تیغه‌ها و ساختار دنباله‌ی روتور ــ بررسی شده است. در ادامه، تأثیر پارامترهای مختلف نظیر تعداد پانل‌ها و اندازه‌ی گام زمانی بر دقت نتایج آئرودینامیکی و ساختار دنباله‌ی روتور مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت، قابلیت تحلیل حاضر به‌منظور محاسبات آئرودینامیکی روتور با تیغه‌های دارای پیچش نشان داده شده و نتایج روش‌های پانل و شبکه‌ی گردابه ارزیابی و با هم مقایسه شده‌اند.