بررسي تأثير پارامترهاي مختلف در واماندگي ديناميكي ايروفويل NACA0012 و ضرايب آيروديناميكي آن در شرايط متفاوت

Effects of various parameters on dynamic stall behavior and aerodynamic coefficients of a NACA0012 airfoil

در اين مقاله به بررسي عددي استال ديناميكي روي ايرفويل NACA0012 در حالت نوسان پيچشي و برخي عوامل مؤثر بر آن پرداخته شده است. اين عوامل شامل شدت آشفتگي، فركانس نوسان، دامنه نوسان و عدد رينولدز مي باشند. همچنين ساختار ميدان جريان و گردابه هاي ايجاد شده نيز براي درك بهتر چگونگي رخداد اين پديده مورد بررسي قرار گرفته است. مدلسازي به صورت دوبعدي و مدل آشفتگي مورد استفاده k-ω SST مي باشد. تغييرات بازده آيروديناميكي با فركانس نوسان يكي از موارد بررسي شده در اين مقاله مي باشد. از نتايج حاصله مشاهده مي شود كه با افزايش دامنه نوسان، شدت آشفتگي و فركانس نوسان، واماندگي ديناميكي در زواياي حمله بالاتري اتفاق مي افتد. همچنين با افزايش عدد رينولدز، ضريب برآي ايرفويل كاهش يافته و حلقه هيسترزيس نمودار ضريب برآ بر حسب زاويه حمله كوچكتر مي شود. از سوي ديگر با بررسي بازده آيروديناميكي و تغييرات آن با فركانس نوسان مشاهده مي گردد كه نمودار بازده بر حسب فركانس نوسان در تمام زواياي حمله داراي نقطه ماكزيمم مي باشد. با بررسي ساختار جريان مشاهده مي شود كه عامل اصلي پديده واماندگي ديناميكي تشكيل يك سري گردابه هاي كم فشار در لبه حمله و فروريزش اين گردابه ها به سمت انتهاي ايرفويل و در نتيجه جدايش آنها از سطح ايرفويل مي باشد. پس از گردابه اوليه، گردابه ثانويه اي تشكيل مي شود كه موجب افزايش ناگهاني ضريب برآ مي گردد. نتايج حاصل از اين تحقيق با نتايج حاصله از مراجع معتبر مقايسه شده كه از همخواني خوبي برخوردار است.

Dynamic stall behavior of a NACA0012 airfoil undergoing pitching motion has been studied by a numerical approach. The turbulence intensity, oscillation frequency and amplitude and the Reynolds number were found to be the major contributors in dynamic stall. The flowfield structure and the associated vortices for this airfoil as well as the impact of the oscillation frequency on aerodynamic efficiency were also studied. The simulations were two dimensional and the k-ω SST turbulence model was utilized for the present analysis. The results show that increasing the oscillation frequency and amplitude and the turbulence intensity, postpones the dynamic stall to higher angles of attack. Furthermore, as the Reynolds number is increased, both the lift coefficient and the width of the associated hysteresis loop decrease. The airfoil aerodynamic efficiency variation with oscillation frequency has been shown to have a maximum point for all angles of attack considered. The flowfield structure revealed that the main cause of the dynamic stall is a series of low pressure vortices formed at the leading edge which shed into downstream and separate from the surface. A secondary vortex will then appear and increase the lift coefficient dramatically. The present simulation results are in a good agreement with those found in the literature.