بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به بررسی نتایج حاصل از شبیهسازي عددي جریان آرام در اطراف ایرفویل ناکا 0012 با استفاده از روش صفحات گردابه میپردازیم. روش صفحات گردابه، روشی است که بدون نیاز به شبکهبندي بر روي هندسه جریان و همچنین بدون نیاز به تعیین سرعت در تمام میدان سیال، سرعت در هر نقطه از جریان را تعیین مینماید. این روش براي تعیین مشخصههاي آیرودینامیکی اکثر مقاطع در جریانهاي آزاد با اعداد رینولدز پایین بسیار خوب عمل میکند.
نتایج بدست آمده از این روش با کدنویسی به زبان برنامهنویسی فرترن بدست آمده است، که در مقایسه با مقادیر آزمایشگاهی از دقت قابل قبولی برخوردار است. همچنین به منظور بررسی قابلیتهاي روش صفحات گردابه، نتایج حاصل از کد را با نتایج نرم افزار فلوئنت نیر مقایسه کردیم. نتایج نشان دادند که روش صفحات گردابه ضرایب لیفت و درگ را به مراتب دقیقتر از نرمافزار فلوئنت مدل میکنند.
-1 مقدمه
یکی از روشهاي موفق، دقیق و در عین حال جذابی که در بررسی جریانهاي آرام با اعداد رینولدز پایین مورد استفاده قرار میگیرد، روش صفحات گردابه 1 است، که با استفاده از تئوري جریان پتانسیل و صفر نمودن سرعت مماسی روي دیواره - شرط عدم لغزش - توسط گردابه ها و شرط کوتا صورت میپذیرد. روش صفحات گردابه روشی عددي است که از دهه 1970 کاربرد گستردهاي پیدا کرده است. این روشمستقیماً مشابه روش صفحه چشمه[1] 2 است، اما به علت اینکه چشمه داراي گردش صفر است، صفحات چشمه تنها براي موارد بدون لیفت کاربرد دارند. برعکس، گردابهها داراي گردش میباشند و بنابراین صفحات گردابه را میتوان براي موارد برآزا نیز به کار برد.
مطالعات زیادي براي شبیهسازي جریان با استفاده از روشهاي صفحات چشمه و صفحات گردابه براي هندسههاي مختلف انجام شده است. چیو [2] در سال 1995 میلادي، با استفاده از روش صفحات چشمه و گردابه جریان اطراف قطار را براي تعیین نیروهاي آیرودینامیکی وارد بر آن تحلیل کرد که نتایج تطابق بسیار خوبی را با دادههاي آزمایشگاهی از خود نشان دادند. وانگ و همکارانش [3] در سال 2007 میلادي، جریان اطراف تیغه توربین گازي را با استفاده از روش صفحات گردابه بررسی کردند و نشان دادند که در مقایسه با مدل کلاسیک جریان گردابههاي آزاد - V-DART - و همچنین مدل جریان گردابه کوپل شده با روش اجزاء محدود - FEVDTM - ، روش صفحات گردابه نتایج به مراتب بهتري را حاصل میکنند. ژيچِن [4] در سال 2012 میلادي، از روش صفحات گردابه براي شبیهسازي جریان دوبعدي در اطراف یک هیدروفویل که به طور کامل در زیر سطح آزاد آب قرار گرفته بود، استفاده کرد. مطالعات دیگري نیز در این زمینه بهصورت آزمایشگاهی و عددي 1]، 5، 6، 7 و [8 انجام شده است، اما تحقیقات بر روي انواع ایرفویلها کمتر مورد توجه قرار گرفته است.
٢- روش عددي صفحات گردابه
مفهوم صفحه گردابه ابزاري است که در تحلیل ویژگیهاي یک ایرفویل در سرعت پایین مورد استفاده قرار میگیرد. فلسفهي نظریهي ایرفویل در جریان تراکمناپذیر و غیر لزج به صورت زیر میباشد. ایرفویلی دلخواه را در یک جریان آزاد با سرعت مطابق شکل 1 در نظر میگیریم و سطح آن را با یک صفحهي گردابه با مقاومت متغیر میپوشانیم. هدف ما تعیین تغییرات بر حسب است به گونهاي که میدان جریان القائی از طرف صفحه گردابه موقعی - - که با جریان آزاد جمع گردد، صفحه گردابه - و در نتیجه سطح پیرامونی مقطع بال - را به یک خط جریان تبدیل کند.
