بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، جریان تراکمپذیر حول روتور بالگرد در پرواز ایستایی و روبهجلو با استفاده از روش شبکههاي لغزان بهینه، شبیهسازي شدهاست. فرم اویلري- لاگرانژي معادلات اویلر با استفاده از روش جیمسون گسستهسازي شدهاست. براي انتگرالگیري در زمان، از روش ضمنی دو زمانه مؤثر با دقت مرتبه دو استفاده شدهاست. حرکت روتور بالگرد با استفاده از روش شبکههاي لغزان بهینه اعمال شدهاست.
با بهینهسازي ارائه شده در این تحقیق، روش شبکههاي لغزان با دقت بیشتر و کارآیی مناسبتر بهکار گرفته شدهاست. مسأله استاندارد CT2 بهعنوان مسأله نمونه دوبعدي شبیهسازي شده و نتایج بهدست آمده با نتایج معتبر عددي و تجربی مقایسه گردیدهاست. در ادامه، پرواز ایستایی روتور استاندارد کارادونا-تانگ مدنظر قرار گرفته و نتایج بهدستآمده از شبیهسازي جریان تراکمپذیر حول آن با نتایج تجربی مقایسه شدهاست. در انتها، نتایج شبیهسازي جریان تراکمپذیر حول روتور بالگرد نمونه در حال پرواز روبهجلو با نتایج تجربی و عددي مقایسه شده و کارآیی روش حل حاضر مورد بررسی قرار گرفتهاست.
-1 مقدمه
یکی از مسائل پیچیدهاي که دینامیک سیالات محاسباتی با موفقیت بهکار گرفته شدهاست، شبیهسازي جریان حول بالگرد میباشد. یکی از پیچیدگیهاي شبیهسازي جریان حول بالگرد، حضور روتور دوار در مجاورت بدنه ثابت بالگرد میباشد. در این راستا، اولین گام جهت دستیابی به کدي با قابلیت شبیهسازي جریان حول بالگرد، تهیه کد شبیهسازِ جریان حول روتورالگردب میباشد.
جدیدترین روشهاي عددي نظیر شبکههاي همپوشان [2 ,1] و یا شبکههاي لغزان [4 ,3] با موفقیت جریان حول روتور بالگرد را شبیهسازي کردهاند. در این تحقیق، با الهام از روش استفاده شده در مرجع [5]، روشی با عنوان "روش شبکههاي لغزان بهینه" ارائه شده که قابلیت شبیهسازي دقیق و کارامد جریان حول روتور بالگرد در پرواز ایستایی و روبهجلو را دارا میباشد.
شبیهسازي جریان حول روتور بالگرد به علت وجود پدیدههایی نظیر جدایش جریان، تداخل گردابه تشکیل شده از نوك روتور با تیغه پیشرو و یا برهمکنش شوك-لایه مرزي داراي پیچیدگیهاي خاصی است. هر چند شبیهسازي این پدیدهها با استفاده از معادلات جریان غیرلزج خطا دارد، اما توزیع فشار در جهت وتر و دهانه تیغهها را با دقت مناسبی بهدست میدهد .[6] همچنین، توسعه کد شبیهساز جریان غیرلزج، اولین گام جهت دستیابی به کدي با قابلیت شبیهسازي جریان لزج آشفته میباشد. در این میان، بیان معادلات اویلر در فرم اویلري-لاگرانژي جهت شبیهسازي جریان حول اجسام متحرك معمول میباشد.
در این تحقیق، ابتدا فرم اویلري -لاگرانژي معادلات اویلر ارائه میگردد. در مطالعات انجامگرفته در این فصل، شبکه بیسازمان مورد استفاده در مسأله دوبعدي از نوع چهاروجهی و در مسائل سهبعدي از نوع چهاروجهی دلانی میباشد. از روش شبکههاي لغزان بهینه جهت مدلسازي حرکت دورانی صفحه روتور بالگرد استفاده شدهاست. جهت سنجش صحت الگوریتمهاي مورد استفاده، ابتدا مسأله نمونهي دوبعدي CT2 مد نظر قرار گرفته که در آن عبورجریانِتراکمپذیر گذرصوت حول ایرفویلهاي نوسانی NACA0012 شبیهسازي شده و مقایسهاي بین نتایج بدستآمده با نتایج تجربی و عددي معتبر انجام گرفتهاست.
سپس، شبیهسازي جریان حول روتور در حال پرواز ایستایی مد نظر قرار گرفته و مدل روتور دو تیغه بهکار رفته در آزمایشهاي کارادونا-تانگ [7] مورد استفاده قرار گرفتهاست. نتایج حاصل با دادههاي تجربی و عددي معتبر مقایسه و صحت کلی الگوریتمها، از جمله روش شبکههاي لغزان، تائید شدهاست. بهعنوان مسأله نمونه سوم،جریانِتراکمپذیرِسهبعدي حول یکروتورِنمونهيِ در حالِپرواز روبهجلو، که داراي نتایج تجربی و عددي معتبر است، شبیهسازي عددي شده و صحت شبیهسازي عددي از منظر دقت و کارآیی تائید شدهاست. در انتها، جمعبندي از نتایج و دستآوردهاي تحقیق حاضر ارائه شدهاست.
-3 الگوریتم حرکت شبکه عددي
در مسأله شبیهسازي جریان حول روتور بالگرد در حال پرواز روبهجلو احتیاج است که روتور و شبکه حول آن نسبت به جریانی که از روبهرو روي روتور میریزد حرکت دورانی داشته باشد. این حرکت دورانی با استفاده از روش شبکههاي لغزان اعمال شده که در ادامه معرفی میشود.
