| Περίληψη: | Στην αεροναυπηγική βιομηχανία, η αύξηση εμβέλειας ενός αεροσκάφους και ο περιορισμός κατανάλωσης καυσίμων αποτελούν μείζονα θέματα προς επίλυση. Αξιοποιώντας την διεθνή βιβλιογραφία και θεμελιώδη ρευστομηχανικά φαινόμενα, πραγματοποιήθηκε μια προσπάθεια βελτίωσης των αεροδυναμικών χαρακτηριστικών μιας ήδη υπάρχουσας πτέρυγας αεροσκάφους, μέσω επιφανειακής τροποποίησης της suction πλευράς της. Συγκεκριμένα, στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αύξηση της αεροδυναμικής απόδοσης της πτέρυγας, μέσω της προσθήκης εξογκωμάτων ή μέσω του ανοίγματος εσοχών σε δύο διαφορετικά μεγέθη και τοποθετημένα σε συγκεκριμένες θέσεις πάνω στην επιφάνεια της πτέρυγας. Ερμηνεύοντας τα αποτελέσματα CFD προσομοιώσεων, εξάγουμε συμπέρασμα για το αν η ιδέα αυτή έχει αποβεί αποτελεσματική. Ο σχεδιασμός των γεωμετριών έγινε με χρήση του CATIA V5 και του Spaceclaim ενώ η μέθοδος κατασκευής πλέγματος επιλέχθηκε να είναι η Poly-Hexcore της τεχνολογίας Ansys Mosaic Meshing. Οι CFD προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν επιλέγοντας RANS μοντέλο τύρβης και συγκεκριμένα το k-ω SST, για ταχύτητα προσγείωσης 7 m/s. Για την προσομοίωση συνθηκών πυρκαγιάς επιλέχθηκε διφασική ροή αέρα-σωματιδίων ανθρακίτη, χρησιμοποιώντας το μοντέλο DPM και προσέγγιση Euler-Lagrange. Για την επιβεβαίωση ορθότητας των αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκε πείραμα στην αεροσήραγγα του εργαστηρίου για τρία αντιπροσωπευτικά για κάθε τροποποίηση, υπό κλίμακα, μοντέλα, που κατασκευάστηκαν μέσω 3D εκτύπωσης. Για λόγους ασφαλείας η διφασική ροή στο πείραμα προσομοιώθηκε ως ροή αέρα-σωματιδίων άμμου. Τα υπολογιστικά αποτελέσματα δείχνουν πως η προσθήκη εξογκωμάτων στην επιφάνεια έχει αρνητική επίδραση στην αεροδυναμική συμπεριφορά της αρχικής πτέρυγας, ενώ οι πτέρυγες με εσοχές παρουσιάζουν πιο αισιόδοξα νούμερα. Η πτέρυγα με εξογκώματα διαμέτρου 5 χιλιοστών στο 40% της χορδής παρουσίασε την πιο έντονα αρνητική συμπεριφορά ενώ στην περίπτωση των εσοχών, αυτή με 2,5 χιλιοστά διάμετρο, στο 40% της χορδής είχε την μεγαλύτερη βελτίωση στην αεροδυναμική απόδοση. Η πορεία των σωματιδίων ανθρακίτη δείχνει να μην επηρεάζεται από την ύπαρξη επιφανειακής ανωμαλίας, αλλά επηρεάζεται από την αύξηση γωνίας προσβολής. Τα υπολογιστικά αποτελέσματα είναι σχετικά κοντά με τα πειραματικά, με κάποιες αποκλίσεις λόγω των συνθηκών πειράματος και της διάταξης της διφασικής ροής. Καταλήγουμε στο ότι οι CFD προσομοιώσεις αποτελούν ισχυρό εργαλείο στα χέρια του μηχανολόγου μηχανικού, καθώς δίνεται η δυνατότητα προκαταρκτικής μελέτης και οπτικοποίησης συνθηκών, όπως μια πυρκαγιά, που είναι αδύνατο να μελετηθούν επί του πρακτέος.
|
|---|
