Аеродинаміка турбулентного обтікання багатоелементного профілю у крейсерській та злітно-посадковій конфігурації

Автор(и)

  • Dmytro Redchyts Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України вул. Писаржевського, 5, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0001-8538-6026
  • Alexandre Gourjii Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського” пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-4730-7128
  • Svitlana Moiseienko Херсонський національний технічний університет Бериславське шосе, 24, м. Херсон, Україна, 73008, Україна https://orcid.org/0000-0001-5802-3887
  • Tetiana Bilousova Херсонський національний технічний університет Бериславське шосе, 24, м. Херсон, Україна, 73008, Україна https://orcid.org/0000-0002-6982-8960

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174259

Ключові слова:

рівняння Нав’є-Стокса, модель турбулентності Spalart-Allmaras, багатоелементний профіль 30P30N, чисельне моделювання

Анотація

Для чисельного моделювання аеродинаміки багатоелементного профілю застосовуються осереднені за Рейнольдсом рівняння Нав’є-Стокса нестисливого середовища, замкнуті однопараметричною диференціальною моделлю турбулентності Spalart-Allmaras. Система вихідних рівнянь записувалася щодо довільної криволінійної системи координат. Узгодження полів тиску і швидкості здійснювалося за допомогою методу штучної стисливості, модифікованого для розрахунку нестаціонарних задач. Інтегрування системи вихідних рівнянь проводилося чисельно з використанням методу контрольного об'єму. Для конвективних потоків використовувалася протипотокова апроксимація Rogers-Kwak, заснована на схемі Roe третього порядку точності. У моделях турбулентності для апроксимації конвективних складових застосовувалася схема TVD з обмежувачем потоків ISNAS третього порядку. Представлені результати розрахунку турбулентного обтікання багатоелементного профілю в широкому діапазоні кутів атаки. У результаті проведених досліджень виконано аналіз поля течії навколо багатоелементного профілю, коефіцієнтів тиску, піднімальної сили та сили лобового опору. Виділено фізичні особливості структури течії при обтіканні багатоелементного профілю 30P30N. У досліджуваному діапазоні кутів атаки обтікання профілю у злітно-посадковій конфігурації носить стаціонарний характер за винятком областей, де відрив потоку відбувається з гострих кромок, таких як внутрішня частина передкрилка і область в хвостовій частині основного профілю. Усередині цих областей виникають рециркуляційні течії. Зі збільшенням кута атаки розміри відривний зони на внутрішній поверхні передкрилка зменшуються, а в хвостовій частині основного профілю залишаються майже незмінними. На верхній поверхні основного профілю формується струмінь повітря внаслідок прискорення потоку між передкрилком і передньою кромкою основного профілю. Наявність зазору між основним профілем і закрилком призводить до інтерференції струменевих течій на верхній поверхні закрилка. Показано, що злітно-посадкова конфігурація володіє вищими значеннями коефіцієнта підйомної сили, ніж крейсерська конфігурація, особливо на великих кутах атаки. Результати розрахунків задовільно погоджуються з даними інших авторів

Біографії авторів

Dmytro Redchyts, Інститут транспортних систем і технологій Національної академії наук України вул. Писаржевського, 5, м. Дніпро, Україна, 49005

Кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник

Відділ динаміки і міцності нових видів транспорту

Alexandre Gourjii, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського” пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра автоматизації проектування енергетичних процесів і систем

Svitlana Moiseienko, Херсонський національний технічний університет Бериславське шосе, 24, м. Херсон, Україна, 73008

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра вищої математики та математичного моделювання

Tetiana Bilousova, Херсонський національний технічний університет Бериславське шосе, 24, м. Херсон, Україна, 73008

Кафедра вищої математики та математичного моделювання

Посилання

  1. Smith, A. M. O. (1975). High-Lift Aerodynamics. AIAA, 12 (6), 501–530.
  2. Lin, J. C., Robinson, S., McGhee, R. J. (1992). Separation control on high Reynolds number multielement airfoils. AIAA, 2 (2), 45–66.
  3. Anderson, W. K., Bonhaus, D. L., McGhee, R. J., Walker, B. S. (1995). Navier-Stokes computations and experimental comparisons for multielement airfoil configurations. Journal of Aircraft, 32 (6), 1246–1253. doi: https://doi.org/10.2514/3.46871
  4. AGARD CP-515. High-lift aerodynamics. Proceedings of the 71st AGARD FDP Symposium on High-Lift Aerodynamics (1993). Banff, 513.
  5. Proceedings of the fifth Symposium on Numerical and Physical Aspects of Aerodynamic Flows (1992). Long Beach, CA, USA, 474.
  6. Kamliya Jawahar, H., Azarpeyvand, M., Ilario, C. (2017). Experimental Investigation of Flow Around Three-Element High-Lift Airfoil with Morphing Fillers. 23rd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. doi: https://doi.org/10.2514/6.2017-3364
  7. Li, L., Liu, P., Guo, H., Hou, Y., Geng, X., Wang, J. (2017). Aeroacoustic measurement of 30P30N high-lift configuration in the test section with Kevlar cloth and perforated plate. Aerospace Science and Technology, 70, 590–599. doi: https://doi.org/10.1016/j.ast.2017.08.039
  8. Pascioni, K., Cattafesta, L. N., Choudhari, M. M. (2014). An Experimental Investigation of the 30P30N Multi-Element High-Lift Airfoil. 20th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. doi: https://doi.org/10.2514/6.2014-3062
  9. Ashton, N., West, A., Mendonça, F. (2016). Flow Dynamics Past a 30P30N Three-Element Airfoil Using Improved Delayed Detached-Eddy Simulation. AIAA Journal, 54 (11), 3657–3667. doi: https://doi.org/10.2514/1.j054521
  10. Gao, J., Li, X., Lin, D. (2017). Numerical Simulation of the Noise from the 30P30N Highlift Airfoil with Spectral Difference Method. 23rd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference. doi: https://doi.org/10.2514/6.2017-3363
  11. Tang, G., Agarwal, R. K. (2018). Active Control of Flow Over a Three-Element Airfoil in Unbounded Flow and Ground Effect. 2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting. doi: https://doi.org/10.2514/6.2018-0791
  12. Wang, J., Wang, J., Kim, K. C. (2018). Wake/shear layer interaction for low-Reynolds-number flow over multi-element airfoil. Experiments in Fluids, 60 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s00348-018-2662-5
  13. Xu, J., Cai, J., Liu, Q., Qu, K. (2014). Flow Simulations by Enhanced Implicit-Hole-Cutting Method on Overset Grids. Journal of Aircraft, 51 (5), 1401–1409. doi: https://doi.org/10.2514/1.c032283
  14. Valarezo, W. O., Dominik, C. J., McGhee, R. J., Goodman, W. L. (1992). High Reynolds number configuration development of a high-lift airfoil. AGARD meeting in high-lift aerodynamics.
  15. Chin, V., Peters, D., Spaid, F., McGhee, R. (1993). Flowfield measurements about a multi-element airfoil at high Reynolds numbers. 23rd Fluid Dynamics, Plasmadynamics, and Lasers Conference. doi: https://doi.org/10.2514/6.1993-3137
  16. Anderson, J. (1995). Computational Fluid Dynamics. McGraw-Hill Education, 576.
  17. Rogers, S., Kwak, D. (1988). An upwind differencing scheme for the time-accurate incompressible Navier-Stokes equations. 6th Applied Aerodynamics Conference. doi: https://doi.org/10.2514/6.1988-2583
  18. Rogers, S. E., Kwak, D. (1990). Upwind differencing scheme for the time-accurate incompressible Navier-Stokes equations. AIAA Journal, 28 (2), 253–262. doi: https://doi.org/10.2514/3.10382
  19. Rogers, S. E., Kwak, D. (1991). An upwind differencing scheme for the incompressible Navier-Strokes equations. Applied Numerical Mathematics, 8 (1), 43–64. doi: https://doi.org/10.1016/0168-9274(91)90097-j
  20. Zijlema, M. (1994). On the construction of third-order accurate TVD scheme using Leonards normalized variable diagram with application to turbulent flows in general domains. Technical Report DUT-TWI-94-104, 25.
  21. Redchits, D. A. (2009). Mathematical modelling of separated flows on the basis of unsteady Navier-Stokes equations. Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Matematika. Fizika, 13 (68), 118–146.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-09-05

Як цитувати

Redchyts, D., Gourjii, A., Moiseienko, S., & Bilousova, T. (2019). Аеродинаміка турбулентного обтікання багатоелементного профілю у крейсерській та злітно-посадковій конфігурації. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7 (101), 36–41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174259

Номер

Том 5 № 7 (101) (2019): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Dmytro Redchyts, Alexandre Gourjii, Svitlana Moiseienko, Tetiana Bilousova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.