مطالعه تأثير موقعيت عملگر جت مصنوعي در به تأخير انداختن واماندگي ايرفويل مافوق بحراني

Investigation of Synthetic Jet Actuator Position in Delaying Separation of a Supercritical Airfoil

هدف از مطالعه حاضر به تعويق انداختن واماندگي و افزايش عملكرد آيروديناميكي ايرفويل مافوق بحراني NASA GAW-(2) با استفاده از عملگر جت مصنوعي است. در اين پژوهش، حركت ديافراگم و جريان خروجي حاصل از عملگر جت مصنوعي به صورت عددي و با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت شبيه‌سازي شده است. شبيه سازي جريان به وسيله حل معادلات ناوير-استوكس در شرايط جريان آشفته و ناپايا در محدوده جريان زيرصوت انجام شد. قبل از شبيه‌سازي عملگر جت مصنوعي، ابتدا جريان در اطراف ايرفويل غيركنترلي به صورت عددي شبيه‌سازي شده و خصوصيات آيروديناميكي ايرفويل با نتايج تجربي موجود مقايسه و اعتبارسنجي شده است. در گام بعد تأثير عملگر جت مصنوعي در به تأخير انداختن جدايش ناحيه واماندگي و افزايش عملكرد آيروديناميكي به صورت عددي شبيه‌سازي شد. از بين پارامترهاي مؤثر در كارايي عملگر، محل قرارگيري عملگر روي ايرفويل مورد مطالعه عددي قرار گرفته است. در اين پژوهش، شبيه‌سازي جت مصنوعي در سه موقعيت 12، 20 و 30 درصد طول وتر ايرفويل براي شناسايي مكان بهينه روي ايرفويل انجام شد. از بين سه موقعيت مورد مطالعه مكان 30% در همه زواياي حمله توانست ضريب برآي بيشتري نسبت به بيشينه ضريب برآ در حالت غيركنترلي به دست دهد. بيشترين مقدار ضريب برآ با استفاده از كنترل جريان در زاويه حمله 18 درجه با 6% افزايش ضريب برآ نسبت به حالت غيركنترلي ديده مي‌شود. همچنين ضريب پسا در موقعيت 30% طول وتر و زاويه حمله 20 درجه، 26% نسبت به حالت غيركنترلي كاهش يافت.

The aim of present study is to delay stall and increase the aerodynamic performance of NASA GAW- (2) supercritical airfoil by using a synthetic jet actuator. In this research, the diaphragm movement and the generated jet flow of the actuator are numerically simulated using Fluent Software. The flow simulation was performed by solving the Navier-Stokes equations under turbulent and unsteady flow conditions in the subsonic flow. Before simulating the actuator, the flow around the based airfoil is first numerically simulated and aerodynamic properties of the airfoil are compared and validated with the existing experimental results. In the next step, the effect of the synthetic jet actuator in delaying separation in stall region and increasing aerodynamic performance is numerically simulated. The location of the actuator on the airfoil has been studied. In this study, synthetic jet simulations were performed in three locations of 12, 20 and 30% of the airfoil chord length to identify the optimal location for actuation. The location of 30% of airfoil chord length at all angles of attack was able to provide a higher CL than the maximum CL in the based airfoil. The highest value of the lift can be seen by using the flow control at an angle of attack of 18 degrees with a 6% lift increment compared to the based airfoil. Moreover, the drag coefficient in the position of 30% of the chord length and the angle of attack of 20 degrees decreased by 26% compared to the based airfoil.