بهينه‌سازي ايرفويل يك پهپاد ارتفاع متوسط با مداومت پروازي طولاني

Airfoil optimization for medium altitude UAVs with long Endurance

جهت دستيابي به مداومت پروازي طولاني بازده آيروديناميكي بالايي مورد نياز مي‌باشد. مي‌توان با بهينه سازي ايرفويل بازده آيروديناميكي آن را افزايش داد. پس از تحقيق در مورد روش‌هاي بهينه سازي از الگوريتم گردياني جهت انجام بهينه سازي استفاده شده است. در اين مقاله ايرفويل GOE 493 جهت استفاده در پهپادِ ارتفاع متوسط با مداومت پروازي طولاني بهينه سازي شده است. براي شبكه‌بندي ميدان حل حول ايرفويل، از شبكه باسازمان و نرم افزار آي سي ام سي اف دي استفاده شده است. براي شبيه‌سازي عددي جريان مغشوش بعد از بررسي مدل‌هاي آشفتگي مختلف و مقايسه نتايج حاصل از آن‌ها با نتايج تجربي، از مدل k-kl-omega و روش حجم محدود به همراه الگوريتم كوپل شده استفاده شده است. پس از تحقيق، الگوريتم الحاقي جهت اين بهينه‌سازي استفاده شده است. تابع هدف در اين بهينه‌سازي بازده آيروديناميكي بوده است. نتايج حاصل براي ايرفويل بهينه شده نشان مي‌دهد كه بازده آيروديناميكي در حالت كروز، 2 برابر نسبت به حالت اوليه افزايش يافته است.

A medium-altitude UAV can achieve long endurance when the appropriate configuration with the highest aerodynamic performance (lift to drag ratio) is taken into account. The cross-sectional shape of a UAV wing (airfoil) generates the lift force, and optimization of this section can lead to long endurance. In the present study, a widely used UAV airfoil (GOE 493) is optimized for medium-altitude flight using an adjoint algorithm. In this study, lift/drag ratio serves as the objective function. Different turbulence models were examined and their results were compared with the experimental results, and then the k-kl omega model and finite volume method with coupled algorithm were used to simulate turbulent flow numerically. The results obtained from the optimized airfoil show that the aerodynamic performance in the cruise mode is twice as much as that in the original mode and the optimized airfoil is suitable for medium-altitude long-endurance UAVs.