بهبود بازده ائرودینامیکی ایرفویل‌های نوسانی رینولدز پایین با استفاده از فلپ های گرنی

اصولاً بال وسائل هوایی سرعت‌پایین، که در اعداد رینولدز پایین پرواز می‌کنند، برای افزایش برد و کاهش مصرف سوخت باید همانند پرندگان به‌صورت بال‌زن طراحی شود. اما بررسی ایرفویل‌های نوسانی هارمونی ساده نشان می‌دهد که هرچند در فراحمله نیروی بـرا بیش تر از ایرفویل ثابت ایجاد می‌کنند، اما گاهی کاهش این نیرو در فروحمله بسیار زیاد است؛ پس یا باید از مدهای پیچیده حرکتی استفاده نمود یا ایرفویلی با پروفیل پیچیده طراحی کرد. هدف از تحقیق حاضر بهبود بازده ائرودینامیکی ایرفویل های نوسانی هارمونی ساده سرعت پایین با طراحی فلپ گرنی بر آن می باشد که هم در فراحمله و هم فروحمله بازده ائرودینامیکی بهتر از ایرفویل نوسانی صاف ارائه دهد. برای این منظور از روش عددی فشار پایه حجم المان محدود روی شبکه متحرک استفاده شده است. در کار حاضر، مکان و ارتفاع فلپ های گرنی به‌عنوان دو پارامتر مهم طرح مطالعه شده است. نتایج حاکی از آن است که هرچه فلپ ها به لبه فرار نزدیک تر باشد، بازده ائرودینامیکی افزایش می یابد؛ هرچند که ارتفاع آنها باید در یک حد خاص محدود شود. گردابه های تولیدشده توسط ایرفویل فلپ گرنی نقشی اساسی را در بهبود بازده ائرودینامیکی ایفا می کنند. این گردابه ها از طریق تغییر توزیع فشار و همین طور تاثیراتی که بر روی جدایش جریان روی سطح بالایی ایرفویل دارند، سبب افزایش بازده ائرودینامیکی می شوند.

Aerodynamic improvement of oscillating airfoils efficiency at low Reynolds number by using of Gurney flaps

Low speed aerial vehicles which fly at low Reynolds number have been designed like Ornithopter birds to increase the range and reduce fuel consumption. The researches show that although the harmonic oscillating airfoils in upstroke generate more lift than fixed airfoils but sometimes reduction of power at downstroke is enormous. The aim of this study is aerodynamic improvement of low speed simple harmonic oscillation airfoils by using of gurney flap which present better aerodynamic efficiency in upstroke and downstroke than common oscillating airfoils. For this purpose, the pressure based finite volume element numerical method is used on a moving gird. In the present work, the location and height of gurney flaps as the two most important parameters have been studied. The results show, whatever the flaps be closer to trailing edge, the aerodynamic efficiency increases. However, the height should be limited to a certain extent. Generated Vortices by the flap Gurney play a major role in improving aerodynamic efficiency. These vortices by changing the pressure distribution and their effects on flow separation on the upper surface of the airfoil increase aerodynamic efficiency.