بررسی آیرودینامیکی و بهینه‌سازی پارامترهای هندسی و نوسانی بالواره‌ها در حرکت فراز و فرود با روش پاسخ سطح

در این تحقیق حرکت فراز و فرود بالواره توسط یک روش عددی بر مبنای حجم محدود در رینولدزهای مختلف شبیه سازی و تاثير ضخامت، فرکانس کاهیده و دامنه نوسان بر ضرایب آیرودينامیکی بررسی شده است. در روند عددی مذکور، از الگوریتم سیمپلسی، حل کننده ضمنی، اسکیم های مرتبه بالا و تکنیک شبکه¬های دینامیکی استفاده گردیده و جریان لزج، آرام، غیر قابل تراکم و ناپایا فرض شده است. شبیه سازی در سه عدد رینولدز 1000، 11000 و 50000 که به ترتیب مطابق با رژیم پروازی حشراتی مانند پروانه، پرنده کوچک مرغ مگس خوار و کبوتر است و در دو فرکانس کاهیده و سه دامنه نوسان انجام شده است. مقایسه نتایج این شبیه سازی با داده‌های منتشر شده، صحت تحقیق را تایید می‌نماید. توزیع فشار و گردابه‌های منتشره در اطراف بالواره نشان می‌دهند که تغییر ضخامت منجر به تاخیر در جدایش گردابه¬ها می شود و متوسط زمانی ضریب¬رانش تغییر پیدا می کند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که دامنه نوسان و فرکانس کاهیده دو پارامتر مهم می باشد اما فرکانس کاهیده نقش موثرتری از دامنه نوسان دارد. همچنین روش پاسخ سطح تقویت شده و برای بهینه‌سازی بالواره نوسانی استفاده گردیده است. نتایج حاصله نشان می‌دهد که بالواره با ضخامت 29/0، فرکانس 08/3 و دامنه نوسان بی بعد 5/0 بشترین نیروی رانش را ایجاد می‌کنند. In this research, the plunging motion of an airfoil by a numerical method based on finite volume in different Reynolds numbers is simulated and the thickness effect, amplitude and reduced frequency on the aerodynamic coefficients are investigated. In this process, SIMPLEC algorithm, implicit solver, high order scheme and dynamic mesh method is used in unsteady simulation and the flow is supposed viscous, incompressible and laminar. Simulations are in three Reynolds 1000, 11000 and 50000, respectively, in accordance with the flight of the insects, small birds and pigeons are done in two amplitudes and three reduced frequencies. The simulation results are compared with published data to confirm the validity of research. This comparison shows comprisable agreement. Pressure distribution and Vortex shedding around airfoils show that the thickness of the airfoils delays vortex shedding and changes time-averaged thrust coefficient. Reduced frequency and amplitude of oscillation are two important parameters in this simulation, but the reduce frequency is more effective than amplitude. The response surface methodology (RSM) was used to optimize the plunging airfoil. Optimization shows that airfoil with 0.29% thickness, 3.08 reduced frequency and 0.5 dimensionless oscillating amplitude produce maximum trust coefficient.

حرکت فرازوفرود - شبکه های دینامیکی- ضخامت بالواره – عدد رينولدز- رژیم پروازی پرندگان