| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την υπολογιστική ανάλυση ελέγχου ροής σε πτέρυγα με μορφοποίηση στην άνω επιφάνεια της. Συγκεκριμένα, διερευνάται η επίδραση που επιφέρει ένα πλέγμα κοιλοτήτων ή εξογκωμάτων στην πτέρυγα πάνω στα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά της υπό συγκεκριμένες γεωμετρικές, περιβαλλοντικές και χρονικές συνθήκες. Ο πρωταρχικός στόχος του μηχανισμού είναι ο μετριασμός των ροϊκών απωλειών, οι οποίες προέρχονται από την αποκόλληση του οριακού στρώματος της ροής μετά από μια γωνία προσβολής. Μειώνοντας την οπισθέλκουσα (ροϊκές απώλειες) αναμένεται και η βελτίωση των εξαρτωμένων από αυτήν αεροδυναμικών χαρακτηριστικών της πτέρυγας (όπως η αεροδυναμική απόδοση, η γωνία απώλειας στήριξης, κ.λπ.). Πολλές μεθοδολογίες και μηχανισμοί αναπτύχθηκαν για την μείωση της οπισθέλκουσας στην πτέρυγα. Η μέθοδος με τις περισσότερες προοπτικές αναδείχτηκε ο «έλεγχος ροής», μέσω της οποίας, με την βοήθεια ενεργών ή παθητικών μηχανισμών (όπως προσροή ή αναρρόφηση της ροής, τεχνίτη παραμόρφωση της επιφάνεια κ.λπ.), πραγματοποιείται ο «έλεγχος» του οριακού στρώματος της ροής είτε απαλείφοντας εντελώς την αποκόλληση του, είτε μετακινώντας το σημείο αποκόλλησης του κατάντι κατά μήκος της επιφάνειας. Ο σχεδιασμός του υπό μελέτη μηχανισμού βασίζεται επάνω σε αυτήν την μέθοδο. Οι κοιλότητες ή τα εξογκώματα του πλέγματος αποτελούν την «τεχνίτη παραμόρφωση» της τυποποιημένης γεωμετρίας της πτέρυγας NACA0018 και επηρεάζουν το οριακό στρώμα της ροής και κατ’ επέκταση τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά της πτέρυγας. Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά τους επιλέχθηκαν μέσω του κριτήριου «Γεωμετρία-Βέλτιστων αποτελεσμάτων των αεροδυναμικών χαρακτηριστικών» από σχετικές βιβλιογραφικές αναφορές ομολόγων ερευνών. Στην έργασία γίνεται αναφορά στην κατασκευή και διαμόρφωση του πλέγματος κοιλοτήτων στην πτέρυγα, δηλαδή την τοπολογία, διάταξη, τον αριθμό των κοιλοτήτων στην άνω επιφάνεια της πτέρυγας, και στην επιλογή της πτέρυγας, που βασίστηκαν στην προγενέστερη διπλωματική εργασίας επί του θέματος. Η εκτίμηση της επίδρασης του μηχανισμού στα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά της πτέρυγας, πραγματοποιείται με την βοήθεια της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής. Χρησιμοποιώντας το υπολογιστικό πρόγραμμα ANSYS-Fluent δίνεται η δυνατότητα κατάστρωσης ενός ευέλικτου μοντέλου προσομοίωσης της πτέρυγας με ή χωρίς τον μηχανισμό σε ένα εύρος τιμών γωνιών προσβολής. Παρουσιάζονται τα απαραίτητα βήματα, συνθήκες, θεωρίες και μέθοδοι για το μοντέλο υπολογιστικής αεροδυναμικής ανάλυσης, που εφαρμόζεται στην πτέρυγα με ή χωρίς τον μηχανισμό υπό τις εκάστοτε συνθήκες (όπως για παράδειγμα σταθερά γεωμετρικά χαρακτηριστικά των κοιλοτήτων/εξογκωμάτων, σταθερή κατάσταση της ροής στο χρόνο, οριακές συνθήκες, μέθοδος ανάλυση ροής κ.λπ.). Στην συνέχεια των προσομοιώσεων, εξάγονται και παρουσιάζονται τα αριθμητικά αποτελέσματα κάποιων αεροδυναμικών χαρακτηριστικών της πτέρυγας καθώς και τα διαγράμματα τους με βάση την γωνία προσβολής. Εν τέλη, έχοντας αξιολογήσει και συγκρίνει μεταξύ τους τα αποτελέσματα της εκάστοτε περίπτωσης, συμπεραίνεται ότι η βέλτιστη μορφοποίηση της επιφάνειας της πτέρυγας υπό των συγκεκριμενών συνθήκων είναι το πλέγμα με τα εξογκώματα. Παρότι τα εξογκώματα και οι κοιλότητες επιτυγχάνουν την αύξηση της γωνίας απώλειας στήριξης της πτέρυγας, τα εξογκώματα προσφέρουν γενικότερα καλύτερη αεροδυναμική απόδοση για το υπό μελέτη φάσμα συνθηκών.
|
|---|
