بهينه‌سازي هندسه ايرفويل ناكا 0012 مجهز به گارني فلپ شياردار با هدف بهبود عملكرد آيروديناميكي

Optimization of The Slotted Gurney-Flap Geometry Applied to NACA 0012 Airfoil for Aerodynamic Performance Improvement

بهينه‌سازي هندسه يك ايرفويل مجهز به گارني‌فلپ با هدف بهبود عملكرد آيروديناميكي، هدف اصلي اين پژوهش بوده است. بهينه‌سازي گارني‌فلپ شياردار به منظور افزايش نيروي برآي و كارآيي ايرفويل ناكا 0012 نوآوري اين تحقيق مي‌باشد. به‌منظور بهينه‌سازي، از حل هم‌زمان الگوريتم ژنتيك، شبكه‌هاي عصبي مصنوعي و ديناميك سيالات محاسباتي بهره‌ گرفته ‌شده است. ارتفاع و ضخامت گارني‌فلپ، ضخامت و محل قرارگيري شيار از متغيرهاي بهينه‌سازي بوده‌اند. كليه پژوهش‌ها در عدد رينولدز 106×0/45 و زاويه حمله 8 درجه با هدف شبيه‌سازي فرآيند برخاست انجا‌م‌گرفته‌ و پس از اعتبارسنجي نتايج، بهينه‌سازي با دو تابع هدف بيشينه برآ و كارآيي آيروديناميكي صورت گرفته است. نتايج نشان دادند كه هندسه با ضريب برآي بهينه داراي ارتفاع بيشتري نسبت به هندسه‌ با كارآيي بهينه بوده است. از طرفي ضخامت شيار نيز در هندسه اول كمتر از هندسه دوم بوده و محل شروع شيار نيز در آن به سمت دورشدن از لبه فرار حركت‌كرده است. از طرفي هندسه بهينه نخست منتج به افزايش 21/64 درصدي ضريب برآ شده و هندسه بهينه دوم نيز، افزايش 293 درصدي كارآيي آيروديناميكي را نتيجه داده‌است. به‌طوركلي مي‌توان بيان داشت كه استفاده از گارني‌فلپ شياردار بهينه، سبب مي‌شود كه بتوان در فاز برخاست، برآي موردنياز به‌منظور كاهش مسافت را تأمين كرد.

The salient aim of this paper is the shape optimization of an airfoil equipped with Gurney-Flap for aerodynamic performance improvement. The optimization of the slotted Gurney-Flap for improving the aerodynamic efficiency and increasing the lift force of NACA 0012 is the novelty of this research. The Genetic Algorithm, Artificial Neural Network, and Computational Fluid Dynamics are employed for shape optimization. The optimization variables include the height and thickness of the Gurney-Flap; also, the thickness and position of the slot. All analyses have been conducted at Re=0.45×106 and AoA=8o to simulate the take-off phase. After validation, the optimization process was conducted with two different fitness functions of Cl and L/D. According to the results, the geometry representing an optimized lift coefficient compared to the geometry with optimized L/D has a considerably higher height. Furthermore, the thickness of the slot in the first geometry is lower than the second geometry. As a result, the first optimized geometry leads to a 21.64 percent lift coefficient increment; there is a 293 percent increment in aerodynamic efficiency due to the second optimized geometry. As a result, it can be indicated that the help of slotted optimized Gurney-Flap can provide the required lift force for a short take-off landing distance.