بهبود عملکرد آیرودینامیکی و آیروآکوستیکی ملخ با برآمدگی‌های موجی شکل همزمان

یکی از روش‌های موثر در بهبود عملکرد ملخ استفاده از برآمدگی‌ در پره با الهام از موجودات طبیعی و مبنای کنترل جریان غیر فعال می‌باشد. در این تحقیق کارایی یک ایده‌ی ابتکاری، از جنبه‌ی آیرودینامیکی با تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی و از جنبه‌ی آیروآکوستیکی با آزمایش تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. این ایده با ایجاد برآمدگی‌های همزمان به شکل موج در لبه‌های حمله و فرار پره، با طول موج‌ 6 میلی‌متر و دامنه‌ی برآمدگی 3 درجه در راستای تغییر گام پره از نزدیکی ریشه تا نوک پره مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی بهبود کارایی آیرودینامیکی پیشروی با شبیه سازی عددی به روش قاب مرجع چرخان و بررسی بهبود کارایی آیروآکوستیکی ایستایی با آزمایش تجربی حاصل از کالیبراسیون حس‌گرهای میکروفون انجام شده است. تحلیل سیالات محاسباتی به روش حجم محدود بر پایه‌ المان محدود و حل معادلات متوسط گیری شده ناویر استوکس با مدل کی.امگا.اس.اس.تی نسبت به آزمایش تجربی مرجع صحت سنجی شده است. با مطالعه‌ی استقلال نتایج، میدان و شبکه‌ی محاسباتی مناسبی برای شبیه‌سازی عددی حاضر تعیین شده است. نتایج، افزایش بازدهی آیروینامیکی 7/5درصد در نسبت پیشروی معادل با بیشینه‌ی بازدهی و افزایش 22 درصد در سایر نسبت‌های پیشروی را نشان می‌دهد. کاهش شدت صوت بیشینه در بسامد معادل با هارمونیک اصلی،4/1 درصد در ناحیه‌ی مجاور صفحه‌ی روتور و 8/3 درصد در ناحیه‌ی پشت روتور بهبود عملکرد آیروآکوستیک را نشان می‌دهد.

improving aerodynamic and aeroacoustic performance of the propeller by synchronic wavy tubercles

one of the effective methods in improving the performance of propellers is the use of tubercles on blades inspired by nature and the basis of passive flow control. in this research, the effectiveness of an innovative idea has been investigated from an aerodynamic aspect with computational fluid dynamics analysis and from aeroacoustic aspect with experimental testing. this idea has been studied by creating wavy simultaneous tubercles on leading and trailing edges with a wavelength of 6 mm and an amplitude range of 3 degrees in pitch direction from near the root to tip of the blade. improvement of aerodynamic efficiency has been done by numerical simulation using the rotating reference frame method, and improvement of static aeroacoustic efficiency has been done with experimental tests resulting from the calibration of microphone sensors. computational fluid analysis using the finite volume method based on finite elements and solving reynolds averaged navier-stokes equation with k-omega-sst model has been validated from reference experimental test. by studying the independence of results, the appropriate computing domain and grid for numerical simulation of flow has been determined. results show an increase in aerodynamic efficiency of 7.5% in advance ratio equivalent to maximum efficiency and an increase of 22% in others. reduction of maximum sound intensity in frequency equivalent to the main harmonic of the propeller, 1.4% in the area near the rotor plate and 3.8% in the area behind the plate, shows improvement of aeroacoustic performance.