شبیه سازی جریان حول بالگرد در حضور روتور
Abstract
چکیده پیش¬بینی دقیق برهمکنش روتور و بدنه در طراحی و تحلیل بالگردهای مدرن، ضروری است. هنگامی که بخواهیم آزمایشهای بسیار پرهزینه تونل باد را کاهش دهیم، شیبه¬سازی محاسباتی اهمیت فوق ¬العاده -ای پیدا می¬کند. در این تحقیق، جریان حول بالگرد در حضور روتور با فرض حالت پایا شبیه¬سازی شده-است. در این کار، به جای مدل کردن روتور به عنوان جسم جامد در حال دوران، اثر دینامیکی متوسط زمانی آن توسط اضافه کردن عبارتهای چشمه به معادلات مومنتم در یک حجم حلقوی در شبکه حل که متناظر با روتور است، به وجود آمده¬است. عبارتهای چشمه به صورت یکنواخت، خطی و همچنین با کمک تئوری المان پره بر روی سلولهای متناظر با روتور در شبکه حل، توزیع شده¬است. نتایج تونل باد بر روی یک بالگرد مدل به¬صورت تجربی به¬دست آمده¬است. در این تحقیق، جریان حول این بالگرد، در شش وضعیت مختلف از نسبت پیشروش و ضریب تراست روتور حل شده است. ضرایب فشار به¬دست¬آمده از روشهای مختلف بارگذاری روتور با نتایج تجربی مقایسه شده¬است. دقت نتایج حاصل از توزیعهای یکنواخت و خطی جملات چشمه مومنتم، مناسب نبوده¬است. با استفاده از توزیع جملات چشمه مومنتم توسط تئوری المان پره به همراه تصحیحاتی بر روی زوایای گام روتور، ضرایب فشار بر روی بدنه بالگرد به نحو قابل قبولی پیش¬بینی شده¬است. همچنین نتایج حاصل از شبیه¬سازی برای تغییرات نیروی تراست روتور با قدرت آن با روتور آزمایشگاهی همخوانی مناسبی دارد. بالگرد مدل بر روی یک پایه نصب شده-است. بررسیها نشان می¬دهد که هرچند در نظر گرفتن پایه در سرعتهای پایین جریان آزاد تاثیر چندانی بر نتایج نداشته¬است اما با افزایش سرعت جریان آزاد هوا به مقدار40 متر بر ثانیه، حضور پایه در شبیه¬سازی موجب شده¬است ضرایب فشار به¬دست آمده بر روی بدنه، در نواحی پایین¬دست آن به¬شدت کاهش ¬یابد که همین وضعیت درنتایج تجربی نیز مشاهده می¬شود. ضمنا، در نظر گرفتن پایه در شبکه حل موجب بهبود پیش¬بینی نیروهای وارد بر بدنه بالگرد شده¬است