مدل سازی عددی اندرکنش سیال با پوسته ارتعاشی ایرفویل و تاثیر آن بر عملکرد آیرودینامیکی آن

پیشرفت‌های علمی در زمینه مهندسی آیرودینامیک و مهندسی سازه باعث بوجود آمدن نیازهای تحقیقاتی با عناوین مشترک همچون اندرکنش سازه-سیال شده است. یکی از مباحث بسیار مهم و کاربردی در این رابطه، موضوع بهبود ضرایب آیرودینامیکی جسم پرنده به کمک پوسته‌های ارتجاعی است. علیرغم اهمیت موضوع تاکنون تحقیقات وسیعی در خصوص آن صورت نگرفته است و جای ابتکار و نوآوری فراوانی در آن وجود دارد. در این تحقیق، هدف حل عددی معادلات سیال و پوسته غشایی با قابلیت ارتجاعی می‌باشد تا امکان بهبود ضرایب آیرودینامیکی برای مقطع بال فراهم آید. در این راستا از روش اجزای محدود بر مبنای حجم محدود برای تحلیل معادلات سیال و از روش اجزای محدود برای حل معادلات سازه استفاده می‌شود. معادلات مورد استفاده در بخش سیال، معادلات ناویر-استوکس دوبعدی تراکم‌پذیر، و برای بخش جامد، معادله ارتعاشی تیر دو سر درگیر برنولی-اویلر (BET) است شبکه محاسباتی در نظر گرفته شده در اطراف جسم از نوع شبکه هیبرید متحرک است و معادلات با استفاده از روش لاگرانژی-اویلری (ALE) روی آن حل می‌شوند. نتایج حاصل از شبیه‌سازی ایرفویل با پوسته ارتجاعی و حل معادلات سیال نشان می‌دهد، با استفاده از چنین پوسته‌هایی می‌توان تا حدود زیادی نسبت ضریب برآ به ضریب پسا (L/D) مقطع بال جسم پرنده را افزایش داد. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از پوسته ارتجاعی مقدار ضریب پسای کل ایرفویل را حدود 10 کاهش و ضریب آیرودینامیکی آن را 9 درصد افزایش می‌دهد.

کلیدواژه ها:

1اندرکنش سیال-جامد ، 2-روش اجزای محدود ، 3- پوسته‌های انعطاف‌پذیر ، 4- جریان تراکم‌پذیر ، 5- روش لاگرانژی-اویلری