تحلیل عددی گذرش در جریان آرام حول ایرفویل با نوسان پیچشی

پاسخ دینامیکی یک ایرفویل جریان آرام طبیعی که تحت نوسانات هماهنگ پیچشی کم‌دامنه قرار می‌گیرد، با استفاده از شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ با عدد رینولدز مبتنی بر وتر 750.000 انجام شده است. در طی چرخه‌های پیچشی، تغییرات زیاد در موقعیت گذرش و همچنین جدایش در لبه‌ی فرار مشاهده می شود. این منجر به پاسخ غیرخطی نیروهای آیرودینامیکی می‌شود. اگرچه ماهیت جریان بسیار غیرخطی است، تکامل لایه مرزی روی سطح ایرفویل را می‌توان با استفاده از یک مفهوم ساده‌‌ی تاخیر فاز مدل‌سازی کرد که تکامل شبه‌پایای لایه‌ی مرزی را پیشنهاد می‌دهد. بر اساس این فرض تاخیر فاز، یک مدل مهندسی ساده‌ی جدید توسعه داده شده که به خوبی با داده‌های تجربی انداز‌ه‌گیری‌شده مطابقت دارد. با کمک این مدل، جمله‌ی شبه‌پایا به‌عنوان منبع اولیه‌ی رفتار غیرخطی‌ در نیروهای آیرودینامیکی ناپایا شناسایی می‌شود که می‌تواند از مشخصه‌های ایرفویل استاتیک استخراج شود. قدرت این جمله با تغییر فرکانس کاهش‌یافته بدون تغییر باقی می‌ماند، اما قدرت عبارت نوسانی که اثرات ناپایا را مدل می‌کند، با افزایش فرکانس افزایش می یابد.

numerical analysis of transition in laminar flow around a pithing airfoil

the dynamic response of a natural laminar flow airfoil undergoing harmonic small-amplitude pitching oscillations is investigated using large-eddy simulations with a chord-based reynolds number of re = 750;000. throughout the pitch cycles, large changes in the transition point are seen as well as trailing-edge separation. this leads to a nonlinear response of the aerodynamic forces. although the nature of the flow is highly nonlinear, the development of the boundary layer over the airfoil surface can be modeled using a simple phase-lag concept which suggests a quasi-steady evolution of the boundary layer. based on this phase-lag assumption, a simple new empirical model is developed which agrees very well with the measured experimental data. with the aid of this model, the primary source of non-linearities in the unsteady aerodynamic forces is identified to be the quasi-steady term, which can be evaluated from the static airfoil characteristics. the strength of this remains unchanged with the variation of reduced frequency, but the harmonic term’s strength, which models the unsteady effects, increases with increasing frequency.