تحليل فركانسي و بررسي آرايش جريان بر روي دو بال نامحدود با لبه حمله ساده و سينوسي

Frequency analysis and investigation of flow arrangement on two infinite wings with simple and sinusoidal leading-edges

در اين تحقيق، ديدگاه متفاوتي از بررسي الگو و رفتار جريان آشفته بر روي دو بال لبه ساده و لبه سينوسي با شرط‌مرزي تناوبي توسط يك روش عددي معرفي‌شده است. در اين شبيه‌سازي معادلات ناوير-استوكس توسط روش حجم محدود گسسته شده و با استفاده از مدل آشفتگي بهبوديافته (IDDES) حل‌شده است. به عبارتي در تحقيق حاضر به‌منظور افزايش مانور پذيري يك ريزپرنده با بال ثابت از يك روش كنترل غير-فعال جريان كه از باله شناوري يك‌گونه خاص نهنگ به نام هامپك (Humpback) الهام گرفته‌شده، استفاده‌شده است. در راستاي بررسي نحوي عملكرد اين نوع بال نامحدود، عدد رينولدز معادل با در نظر گرفته‌شده است. نتايج حاصله نشان از تغييرات گسترده ميان اين دو نوع بال نامحدود دارد. به‌نوعي برخلاف بال نامحدود لبه ساده كه الگوي جريان متقارني دارد، افت‌وخيزهاي شديدي در توزيع فشار و الگوي جريان بر روي بال نامحدود لبه سينوسي در شرايط ماقبل از واماندگي وجود دارد كه متأثر از غلبه جريان‌هاي جانبي بر جريان‌هاي طولي بر روي اين دست از بال‌‌ها است؛ بنابراين بررسي الگوها و تحليل گردابه‌هاي شكل‌گرفته و فركانس‌هاي مربوطه بر روي اين نوع بال نامحدود همواره مي‌تواند كمك شاياني به شناخت فيزيك جريان بر روي آن‌ها كند كه زاويه ديد جديدي براي طراحان اجسام پرنده محسوب شود.

In this research, a different view of the study of the pattern and behavior of turbulent flow on the two full-span wings of baseline and sinusoidal leading-edge with periodic boundary condition by a numerical method is introduced. In this simulation, the Navier-Stokes equations are discretized by the finite volume method and solved using the improved turbulence model (IDDES). In other words, in the current study, to enhance the maneuverability of a fix-winged MAV, a passive flow control method was employed, which was inspired by the buoyancy fin of a special species of whale called a humpback. In order to study the performance of this type of infinite wing, the Reynolds number was considered equal to 140000. In this regard, it can be pointed to the difference in the frequency of vortex shedding. The difference in the resonance frequency of a simple infinite wing at is 50% higher and at is 20% lower than the infinite tubercle leading edge wing. Such changes are related to the flow pattern. The results show extensive variations between these two types of full-span wings. The sinusoidal leading-edge full-span wing, in contrast to the baseline infinite wing, has severe fluctuations in pressure distribution and flow pattern at the pre-stall region. These variations are caused by the dominance of lateral flows over longitudinal flows on this type of infinite wing. Such a pattern is also seen in pressure coefficient curves. Indeed, the regular behavior and small variations in the time-average pressure coefficient on the simple infinite wing versus extensive changes in all portions of the infinite sinusoidal leading-edge wing interpret the asymmetry of the flow on this sample.