مطالعه پارامتريك كنترل غيرفعال تداخل شوك و لايه مرزي يك ايرفويل با محيط متخلخل در جريان گذر صوتي

A Parametric Study for Passive Control of Shock-Boundary Layer Interaction of an Airfoil with Porous Media in a Transonic Flow

تشكيل شوك ناشي از تراكم‌پذيري جريان روي سطح اجسام پرنده و تداخل اين شوك با لايه مرزي باعث اثرات نامطلوبي مانند افزايش پسا و جدايش جريان مي‌شود. در گذشته روش‌هاي مختلفي براي كاهش اين اثرات، از جمله مولدهاي گردابه، مكش و دمش استفاده شده است. در اين مقاله، به بررسي عددي استفاده از محيط متخلخل در كنترل و كاهش اثرات شوك پرداخته مي‌شود. محيط متخلخل با مكانيزم افزايش سطح عبور جريان و با تركيب مكش و دمش باعث كاهش اثرات شوك مي‌شود. روش عددي در اين مقاله حجم محدود، معادلات ناوير- استوكس و مدل هندسي ايرفويل NACA 0012 مي‌باشند. حل جريان به صورت آشفته و ايستگاهي در محدوده جريان گذرصوتي انجام گرفته است. در اين كار عددي به بررسي اثرات عمق، طول، شدت تخلخل و قطر ريزدانه محيط متخلخل و همچنين اثر زاويه حمله بر اين روش كنترلي پرداخته ‌شده است. نتايج به دست آمده در اين مقاله نشان مي‌دهد كه با كاهش اثرات شوك وكاهش پساي موجي ضريب پساي كل با استفاده از محيط متخلخل حدود 20 درصد كاهش مي‌يابد. شوك تضعيف شده به نواحي بالادست ايرفويل و ابتداي محيط متخلخل منتقل شده و عدد ماخ پشت شوك حدود 10 درصد كاهش مي يابد. با كاهش اثرات تداخل شوك و لايه مرزي حباب جدايش نيز از 58 درصد وتر ايرفويل به 72 درصد منتقل مي‌شود. كارايي اين روش كنترلي به عوامل مختلفي از جمله پارامترهاي هندسي بستگي دارد.

Shock formation due to flow compressibility and its interaction with boundary layer has inappropriate effects, such as drag increase and flow separation. Many methods have been proposed for reduction of these effects, such as vortex generator, suction, and blowing. This paper numerically studies the problem of flow control for NACA0012 airfoil with porous media at transonic flow. Porous media, which combines blowing and suctionm reduces these inappropriate effects. The effects of porous media depth, length, porosity, cell diameter, and angle of attack are investigated in this study. The numerical method is finite volume and the equations are Navier-Stokes. The flow is assumed to be turbulent and stationary. The Results show that the normal shock intensity is weak and consequently the drag coefficient decreases 20 percent. The weakened shock is moved upstream and top of the porous surface region and the shock Mach number is decreased 10 percent. This passive method also postpones the separation point from 58 to 72 percent of the airfoil chord. The efficiency of this method depends on various factors, like geometric parameters.