بررسي عددي تنش ها و كرنش هاي ايجاد شده حول يك مقطع از سطح برآزا در عدد ماخ و زاويه حمله مختلف

Numerical study of tensions and strains created around a Wing and the Consequential Structural Interactions in Mach number and different angle of attack

در اين مقاله به بررسي تنش ها و كرنش هاي ايجاد شده بر روي بال در عدد ماخ و زاويه حمله مختلف با استفاده از روش عددي پرداخته شده است. شبيه‌سازي اوليه با استفاده از روش حجم محدود به كمك نرم افزار گمبيت و فلوئنت انجام شده است سپس بارگذاري ايجاد شده بر روي بال كه در نرم افزار فلوئنت براي عددهاي ماخ 5/0 و 8/0 و زواياي حمله گوناگوني مدلسازي و محاسبه شده است، بر روي هندسه بال در نرم افزار استاتيك استراكچرال قرار داده شده و مدلسازي انجام شده است. اندركنش ميان سازه و سيال، مي تواند پايا و يا نوساني باشد. در اثرات متقابل نوساني، كرنش القاء شده در جسم جامد، موجب جابجايي هايي در جسم جامد مي شود؛ به گونه اي كه منشا كرنش تضعيف شود و سازه به حالت اوليه خود بازگردد و مجددا اين فرآيند ادامه يابد. اندركنش ميان سازه و سيال، از جمله ملاحظات ضروري در طراحي بسياري از سيستم هاي مهندسي مانند هواپيما، موتورها و پل ها مي باشد. عدم در نظر گرفتن تقابلات نوساني ميان سازه و سيال مي تواند سانحه ساز باشد؛ به خصوص در سازه هايي كه داراي مواد در معرض خستگي هستند. بال هاي هواپيما و پره هاي توربين مي توانند در اثر اندركنش ميان سازه و سيال، بشكنند. در اين پژوهش، جريان تراكم پذير، غير لزج و پايا حول يك ايرفويل در زواياي حمله مختلف، بصورت عددي شبيه سازي شده و در ادامه به بررسي شرايط استاتيكي بارگذاري هاي حاصل از جريان سيال بر روي بال با زاويه حمله 0، 2، 5 درجه و عدد ماخ 5/0 و 8/0 پرداخته و نتايج توزيع تنش وان مايسز و مقادير حداكثر و حداقل آن مورد بررسي قرار مي گيرد. نتايج نشان مي دهد افزايش زاويه حمله در هر ماخ باعث افزايش تنش برشي و كرنش الاستيك در مقطع زيرين بال مي‌شود. از طرفي در يك زاويه حمله و عدد ماخ مشخص، بيشترين تنش اصلي و كرنش الاستيك در نزديكي نوك مقطع بال اتفاق مي‌افتد. اين در حالي است كه در زاويه حمله صفر بيشترين تنش برشي صفحه xy در وسط مقطع ايجاد مي‌شود.