جلسه دفاع پایان نامه (آقای حامد خدابخشیان نائینی)
موضوع: بررسي تجربی تاثیر پارامترهای هندسی یک نوع گردابه ساز جدید لبه حمله بر مشخصه هاي آيروديناميکي يک بال لامبدا
ارائه دهنده: حامد خدابخشیان نائینی
استاد راهنما: دکتر مهدی نیلی احمدآبادی
اساتید داور: دکتر احمدرضا پیشه ور، دکتر احمد سوهانکار، دکتر محمود مانی
نماینده کارفرما(صنعت): دکتر مهدی دادخواه تهرانی
نماینده معاونت پژوهشی: دکتر احسان فروزمهر
چکيده
این پژوهش به بررسی تجربی اثر یک نوع گردابه ساز الهام گرفته از طبیعت در محل لبه حمله بال لامبدا، روی مشخصه های آیرودینامیکی یک بال لامبدا می پردازد. این نوع بال به طور ذاتی دارای جریان گردابه ای غالب بوده و اثر گردابه سازهای جدید بر کنترل غیر فعال جریان مورد بررسی قرار می گیرد. گردابه ساز جدید که دارای یک هندسه سه بعدی می باشد با الهام از بال جغد و پس از مطالعات تجربی مقدماتی، در این پژوهش طراحی می شود. اثر تغییر مشخصه های هندسی این گردابه سازها شامل ابعاد، ساختار و موقعیت بکارگیری آنها روی لبه حمله بال بصورت تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. اثر این تغییرات هندسی، ابتدا توسط تستهای جامع نیروسنجی تونل باد روی ضرایب نیرویی آیرودینامیکی طولی مدل بال بررسی می شود و سپس با استفاده از آزمایشهای جریان‌سنجی PIV، اثر گردابه سازها بر ساختار جریان گردابه‌ای این نوع بال مورد مطالعه قرار می‌گیرد. یک مدل تونل باد ترکیبی از نظر فناوری ساخت و قابل جایگزینی لبه‌های حمله، جهت تستهای نیرویی و تعداد چهار مدل یکپارچه فلزی ویژه تستهای PIV طراحی و ساخته می شود. قبل از شروع آزمایش، آماده سازیها شامل کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری، سرعت تونل باد و ... در دو حوزه تست صورت می پذیرد. تستهای نیرویی در یک تونل باد مادون صوت مدار باز مکشی و نیروسنجی به وسیله یک بالانس شش مولفه از نوع داخلی انجام می شود. با تغییر سرعت جریان از 9 تا 30 متر بر ثانیه، عدد رینولدز متناظر با ابعاد مدل در گستره 220 تا 700 هزار حاصل می شود. تونل باد مورد استفاده در تستهای PIV، از نوع تونل باد دمشی سرعت پایین با مقطع آزمون باز می باشد. لیزر مورد استفاده از نوع پالسی با توان 200 میلی ژول در هر پالس و دوربین دبل شات می باشد. ذرات آشکار ساز روغن زیتون با استفاده از دستگاه اتمایزر به داخل جریان اسپری می شود. سرعت جریان جهت آزمایشهای PIV، 18 متر بر ثانیه و عدد رینولدز متناظر آن بر مبنای ابعاد مدل 200 هزار می باشد که جهت تطابق با اثربخش‌ترین و چالشی‌ترین عدد رینولدز تستهای نیرویی صورت گرفته است. بازه تغییرات زاویه حمله مدل در تستهای نیرویی از صفر تا 36 درجه می باشد و در تستهای PIV بیشتر بر زاویه واماندگی مدل تمرکز شده است. در تستهای نیرویی، قطعات گردابه ساز دندانه ای V شکل در چهار موضع لبه حمله مدل به صورت تکی، دوتایی، سه تایی و کامل مورد ارزیابی نیرویی قرار می گیرد. افزایش بیشینه برآ با تعبیه گردابه ساز در محل شکستگی و بهبود کارآیی آیرودینامیکی (L/D) به کمک گردابه ساز دماغه از نتایج مهم این فاز است. محور مطالعات در فاز دوم نیرویی، تغییرات هندسی گردابه ساز اولیه، شامل کاهش و افزایش فاصله دندانه ها و زاویه دار کردن امتداد آنها با خط وتر می‌باشد که هر کدام اثرات متفاوتی را با تغییرات عدد رینولدز روی ضرایب آیرودینامیکی بال لامبدا دارند. مدل های PIV بر اساس نمای بال لامبدا ولی به صورت بال دلتای دوگانه ساده سازی می شوند. یک مدل با لبه حمله صاف، دو مدل مجهز به گردابه ساز V و در دو موضع دماغه و شکستگی بال و دیگری در منطقه بال داخلی و بال بیرونی و یک مدل نیز در همان منطقه دماغه و شکستگی بال به گردابه ساز سوزنی تجهیز می شود. مقاطع متعدد طولی، عرضی و مماس برای پوشش کل سطح مکشی بال مدلها مورد عکس‌برداری و تحلیل قرار می‌گیرند. نتایج به شکل کانتورهای سرعت، چرخش و دیگر مولفه های جریان گردابه ای پیچیده مسلط بر بال دلتای دوگانه تحت تاثیر گردابه سازها مورد بررسی قرار می گیرد. جهت تعیین منطقه گردابه از معیار Q و در راستای ارزیابی قدرت گردابه از معیار پیشنهادی "توزیع چرخش همساز" کمک گرفته می شود. تزریق مومنتوم به جریان روی بال، تقویت و باریک کردن مخروط گردابه، تاخیر در فروپاشی و تخفیف عوارض منفی آیرودینامیکی همچون کوچکتر کردن دنباله جریان از نتایج به کارگیری گردابه ساز سوزنی می باشد. در پایان بر پایه تحلیلهای لحظه‌ای میدان جریان حاصل از نتایج PIV، تحلیل جریان به روش POD روی مقاطع عرضی بال دلتای دوگانه انجام می‌شود و پرانرژی‌ترین ساختارهای جریانی استخراج می‌شود.
کلمات کليدي:
بال لامبدا، بال دلتای دوگانه، گردابه ساز لبه حمله، تست تونل باد،تکنیک PIV، کنترل جریان، کارآیی آیرودینامیکی، تحلیل POD