Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

CFD study of flow separation control using jets.

CFD study of flow separation control using jets. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Timea Kékesi
Ort: Stockholm
Sidor: 81
Utgivningsår: 2010
Publiceringsdatum: 2010-11-01
Rapportnummer: (FOI-R--3050--SE)
Sammanfattning Aktiv strömningsstyrning är en lovande metod för att förbättra ett flygplans prestanda och för att fördröja eller undvika gränsskiktsseparation. I denna numeriska studie introducerar och utvärderar vi en metod där vi använder kontinuerligt strömmande jetstrålar. Metoden innebär automatisk meshförfining och generering av randvillkor endast utifrån en geometrisk specifikation av jet- strålen. Först används en plan platta för att utveckla analysproceduren och studera flödesstrukturerna. Metoden andvänds sedan för att studera en vingprofil där vi undersöker möjligheten att undvika flödesseparation vid större anfallsvinklar med hjälp av jetstrålar (placerade nära bakkanten på vingen) samt hur jetstrålarna påverkar de aerodynamiska krafterna. Resultaten visar att en virvel utvecklas en bit bakom strålen och expanderar när den transporteras ned- ströms. På ett liknande sätt genererar strålarna för vingen roterande virvlar. Virvlarna ökar omblandningen i gränsskiktet, som då blir mindre benäget att separera. Det visas också att strålarna är effektiva för att förhindra separation upp till en anfallsvinkel av a = 14° och för en minskning av separationsbubblan vid a = 16°, men vid större vinklar är det separerade området för stort och strålen ger ingen förbättring. De beräknade förbättringarna är ganska små, de aerodynamiska krafterna förändras inte nämnvärt och överstegringsvinkeln (stallvinkeln) förblir densamma. Nätkonvergerande resultat var svåra att uppnå med den automatiska meshförfiningen, även om man använder ett stort antal nätpunkter. Fortsatta studier bör inkludera jämförelser med andra nättopologier för att kunna dra slutliga slutsatser om noggrannheten hos den undersökta metodiken.
Abstract Active flow control is a promising method to improve aircraft performance and to delay or avoid boundary layer separation. The present computational study introduces an approach to active flow control by means of steady blowing jets. A method for automatic mesh refinement and inlet boundary condition generation for a geometrical specification of the jets is used and evaluated. First a single jet on a flat plate is used to evolve the procedure for analyzing the phenomenon and for studying the flow structure. This method is utilized for the case on the wing profile afterwards. The main questions for the wing are the ability of jets (placed close to the trailing edge) to prevent flow separation at higher angles of attack, and their effect on aerodynamic forces. As the results show, some distance behind the jet a vortex will evolve, expanding and shifting in the spanwise direction downstream. For the wing the counteracting jet pairs create counter-rotating vortices in the same way. These vortices will increase the momentum mixing within the boundary layer, which will become more resistive to separation. The actuators are effective to prevent separation on the wing profile up to an angle of attack of a = 14? and decrease the separation bubble at a = 16?, but at larger angles the separated region is too large and the jet does not help. The computed improvements are rather small, the aerodynamic forces are not significantly modified and the stall angle remains the same as well. Grid convergent results were difficult to obtain using the automatic mesh refinement procedure even with a large number of grid points. Further studies should include comparisons on meshes with different topologies in order to be able to quantify the accuracy of the present method.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182