بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
موضوع : بررسی و شبیه سازی ویژگی های آیرودینامیکی جریان لایه مرزی در اطراف ایرفویل NACA 0012 با استفاده از حل DSMC و NS
اسلاید 2 :
ایرفویل چیست؟
به مقطع خاصی که با عبور هوا از اطراف آن ایجاد اختلاف فشار در بالا و پایین مقطع مینماید، ایرفویل گفته میشود و نیروی ایجاد شده نیروی آیرودینامیکی خوانده میشود. این شکل یک شکل کشیده ی دراز و باریک به شکل ماهی یا دوک است که جلوی آن گرد و عقب آن با زاویه کمی شکل مخروط می یابد. ایرفویل با مشخصات ذکر شده در مقطع عرضی یک جسم شکل داده شده تعریف و مورد بحث قرار میگیرد. ساده ترین مثال از یک ایرفویل مقطع عرضی یک بال هواپیماست.
ایرفول های NACA در خلال سال های 1929 تا 1947 زیر نظر Eastman Jacobs در آزمایشگاه Longley Field طراحی شدند هندسه بیشتر این ایرفویل ها با معادلات ساده قابل بیان هستند . ولی ایرفویل های سری 6 و A6 که براساس آنالیزهای تئوری تکامل پیدا کرده اند دارای هندسه پیچیده ای هستند هرچند با درک بهتر بازده ایرفویل ها، نسل جدیدی از آنها پدیدار شده است اما هنوز ایرفویل های NACA در بسیاری از کاربردهای آیرودینامیکی مفید هستند .
ايرفويل ها داراي دو نوع كلي مي باشند :
1 . ايرفويل متقارن :
2 . ايرفويل نامتقارن :
در ايرفويل متقارن تحدب يا خميدگي وجود ندارد و به عبارت ديگري وتر در ايرفويل متقارن همان خط تقارن است و مقطع را به دو قسمت مساوي تقسيم مي كند .
ولي در ايرفويل نامتقارن خمیدگی وجود دارد و وتر خط تقارن این ایرفویل نیست بلکه خط تقارن را mean camber تشکیل می دهد .
اسلاید 3 :
Leading Edge : پیشانی ایرفویل می باشد و برخورد جریان ابتدا از این قسمت آغاز می شود .
Trailing Edge : قسمت انتهایی ایرفویل می باشد .
Chord Line : خط فرضی که لبه حمله و لبه فرار را بهم متصل می کند .
Mean Camber Line : مکان هندسی نقاطی که فاصله آنها از سطح بالایی و پایینی برابر می باشد .
شکل ایرفویل
اسلاید 5 :
اگر میدان جریان در فاصله زیادی از بالا دست یکنواخت و همچنین غیرچرخشی باشد ، تئوری کلوین تضمین می کند که جریان خارج از خط چین در همه جا غیرچرخشی است که به این میدان جریان ، جریان بیرونی می گویند . بین خطوط نزدیک به جسم اثرات ویسکوزیته قوی ناشی از گرادیان های بزرگ سرعت وجود دارد . این گرادیان های بزرگ سرعت توسط شرط عدم لغزش روی مرز جامد ایجاد شده اند که سرعت های زیاد را کاهش میدهند و در جریان بیرونی تا روی سطح وجود دارند که روی سطح به صفر می رسد به این قسمت میدان جریان ، جریان داخلی می گویند .
خصوصیات لایه مرزی
لایه های مرزی لایه های نازک سیال در مجاورت سطح یک جسم مانند ایرفویل هستند که دارای اثرات ویسکوزیته می باشند .
شکل میدان جریان در اطراف یک جسم دلخواه :
اسلاید 6 :
رفتار عمومی لایه مرزی
در جریان اطراف یک جسم با لبه تیز، لایه مرزی از ضخامت صفر در بالا دست لبه جسم رشد می کند . برای یک شک ایرفویل ، با دماغه شیب دار لایه مرزی در سطوح بالایی و پایینی بعد از نقطه سکون رشد می کند در نتیجه دارای ضخامت صفر نیست . با پیشروی پایین دست درامتداد سطح ،گرادیان های برشی بزرگ و تنش ها در مجاورت سطح بدلیل سرعت های نسبی بزرگ در مسیر اصلی و شرط عدم لغزش در روی سطح کند می شوند .
1 . توسعه لایه مرزی
اسلاید 7 :
معمولا لایه مرزی بصورت آرام از لبه صفحه شروع به رشد می کند . این لایه آرام از ضخامت صفر در لبه صفحه تا نقاط بعدی روی سطح ضخیم می شود و با یک تحول سریع به لایه مغشوش تبدیل می گردد .
2 . رشد لایه مرزی در امتداد یک سطح صاف
اسلاید 8 :
پروفیل ایرفویل با استفاده از فرمول زیر بدست می آید :
طول وتر C
موقعیت در امتداد وتر x
نیمه ضخامت ایرفویل در امتداد داده شده Y
اسلاید 9 :
معادلات ناویر استوکس
معادله لایه مرزی
در نهایت معادله بصورت زیر تبدیل می شود :
اسلاید 10 :
معادله پیوستگی
معادلات دیفرانسیل پاره ای بالا را به یک معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل می کنیم ، برای این منظور تابع جریان را با رابطه های زیر تعریف می کنیم :
وقتی یک میدان سرعت بر حسب Ψ داده شده باشد معادله پیوستگی برقرار می شود .
اسلاید 11 :
عدد نادسن
عددی بی بعد می باشد که از نسبت مسافت آزاد میانگین مولکولی به مقیاس طول فیزیکی حاصل می شود .
سرعت لغزش
نسبت سرعت بر روی سطح به سرعت جریان بیرونی .
اسلاید 12 :
شکل a : توزیع ضریب فشار
شکل b : توزیع سرعت لغزش
اسلاید 13 :
اصطکاک جداری برای جریان در لایه مرزی لایه ای
نسبت تنش به نصف چگالی در سرعت به توان 2
اکنون داریم :
اسلاید 14 :
عملکرد هوابر
یکی از موارد مهم مورد توجه ، عملکرد هوابر است که در اینجا بطور خلاصه آن را مورد بحث قرار می دهیم . در اینجا D بازدارندگی هوابر و همچنین L بازدارندگی بالابر ، که نیروی عمود بر جریان آزاد هستند مورد نظر ماست . این نیروها در شکل زیر برای یک جریان دو بعدی نشان داده شده اند .
خطی که لبه حمله و لبه عقبی را بهم وصل می کند خط وتر به طول C است . زاویه α بین خط وتر و جهت جریان V زاویه حمله می باشد .
D و L ضرایب بازدارندگی بصورت زیر تعریف می شوند :
اسلاید 16 :
شکل a : توزیع ضریب فشار
شکل b : توزیع سرعت لغزش
اسلاید 20 :
عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل در رژیم مافوق صوت
