تاثیر فینلت های کاهش دهنده نوفه بر میدان جریان آشفته در محدوده لبه فرار صفحه تخت

مطالعه نوفه لبه‌فرار لایه مرزی آشفته، موضوعی بنیادی در طراحی و تولید وسایل پرنده با حداقل نوفه است. در طول دهه‌های گذشته، روش‌های غیرفعال مختلفی برای کاهش نوفه لبه‌فرار پیشنهاد شده و جدیدترین راهبرد، استفاده از فینلت‌های کاهش‌دهنده نوفه است. در مطالعه حاضر، به منظور بررسی نحوه تاثیر فینلت‌های کاهش‌دهنده نوفه بر میدان جریان آشفته در محدوده لبه فرار مدل، یک صفحه تخت مجهز به سنسورهای اندازه‌گیری فشار ناپایای سطح، طراحی و ساخته شده است. سپس با نصب مجموعه‌ای از فینلت‌ها با فواصل عرضی مختلف روی صفحه تخت، اثرات حضور آن‌ها روی میدان جریان در پایین‌دست فینلت‌ها به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که رفتار جریان در پایین دست فینلت‌ها، به شدت وابسته به فاصله عرضی بین فینلت‌هاست. در حالی‌که استفاده از فینلت‌های درشت، منجر به کاهش سرعت متوسط، شدت آشفتگی و محتویات انرژی ساختارهای آشفته فرکانس پایین در نقاط نزدیک به سطح مدل در پایین‌دست فینلت‌ها می‌گردد، رفتار جریان در پاییندست فینلت‌های ریز تا حدودی مشابه جریان در پایین‌دست پله رو‌به‌عقب است. برای فینلت‌های ریز، محتویات انرژی ساختارهای آشفته جریان در نواحی نزدیک به سطح در تمامی محدوده فرکانسی، کاهش قابل توجهی یافته است. نتایج همبستگی متقابل و تابع همدوسی بین نوسانات فشار سطح و میدان سرعت نیز نشان داد که در حالی که مهمترین مکانیزم موثر بر نوسانات فشار سطح برای فینلت‌های درشت، جریان کم مومنتوم خروجی از بین فینلت‌هاست، برای فینلت‌های ریز، ساختارهای گردابه‌ای تشکیل شده بواسطه جدایش جریان سهم موثری بر نوسانات فشار سطح در پایین دست فینلت‌ها دارد.

Effect of noise-reducing finlets on turbulent flow field in the flat plate trailing–edge region

The study of turbulent boundary layer trailingedge noise is a fundamental issue in design and production of flying vehicles with minimum noise. Over the past decades, to reduce trailingedge noise, various passive methods have been proposed, and the most recent strategy is the use of noisereducing finlets. In the present study, to investigate the effect of noise reduction finlets on the turbulent flow field in the vicinity of the model trailing edge, a flatplate model equipped with unsteady surface pressure transducers has been designed and built. Then, by installing a set of finlets with different lateral spacing on it, their effects on the flow field downstream of the finlets have been experimentally studied. Results show that the flow behavior downstream of the finlets is strongly affected by the spacing between the finlets. While the use of coarse finlets leads to a reduction in the mean velocity, turbulence intensity, and energy contents of lowfrequency turbulent structures in the nearwall regions downstream of finlets, the flow behavior downstream of fine finlets are somewhat similar to the flow behind a backwardstep. For fine finlets, the energy contents of turbulent structures in the nearwall regions are significantly reduced over the whole frequency range. he results of crosscorrelation and coherence between surface pressure fluctuations and velocity field also showed that while the most important mechanism affecting surface pressure fluctuations for the coarse finlets is the exit lowmomentum flow, for the fine finlets, vortical structures formed by flow separation have the most impact.