اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 38 |
| تعداد شماره‌ها | 1,244 |
| تعداد مقالات | 9,010 |
| تعداد مشاهده مقاله | 7,867,200 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,719,007 |
بررسی عددی و تجربی روش برآمدگی‌های موجی شکل همزمان در بهبود عملکرد آیرودینامیکی ملخ | ||
| مکانیک سیالات و آیرودینامیک | ||
| مقاله 5، دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 33، مرداد 1403 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
| امیرحسین حسین1؛ علیرضا ربیعی* 2؛ فرهاد قدک3 | ||
| 1دانشجوی دکتری،دانشگاه جامع امام حسین (ع)،تهران، ایران | ||
| 2استادیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)،تهران، ایران | ||
| 3دانشیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)،تهران، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 29 اسفند 1402، تاریخ بازنگری: 19 خرداد 1403، تاریخ پذیرش: 03 تیر 1403 | ||
| چکیده | ||
| بهبود عملکرد ملخ به عنوان یکی از اجزاء اصلی پیشران پرنده‌ها همواره در حال توسعه قرار دارد. در این میان استفاده از راهکاری با قابلیت استفاده در گستره‌ی بالایی از انواع ملخ و با امکان حفظ پارامترهای طراحی اولیه مفید است. در این تحقیق بررسی روش بهبود بازدهی لبه‌های موجی شکل همزمان با ایده‌ی اولیه‌ی الهام از طبیعت و مبنای ایجاد تغییر گام ذاتی در طول پره‌ی ملخ چوبی با قطر 7/45 سانتی‌متر مبتنی بر روش‌های عددی و تجربی انجام شده است. در روش عددی از راهکار شبیه‌سازی قاب مرجع چرخان و حل معادلات ناویر-استوکس تراکم پذیر پایا با محاسبه‌ی عبارات تنش در معادله‌ی مومنتوم از روش میانگین عدد رینولدز و روابط K-ω-SST استفاده شده است. این تحلیل ضمن بررسی استقلال نتایج از ابعاد و تعداد المان محاسباتی میدان‌های با قاب مرجع چرخان و ثابت اطراف ملخ نسبت به نتایج، دقت مناسبی در تخمین ضرائب عملکردی در مقایسه با آزمایش تجربی داشته است. آزمایش تجربی در تونل باد زیر صوت مرکز تحقیقات آیرودینامیک قدر با نسبت سطح ملخ به مقطع آزمون 2/0 برای محدوده‌ای از نسبت پیشروی عملکردی ملخ انجام شد. داده برداری ضریب گشتاور و تراست با استفاده از بالانس متصل به موتور براشلس نسبت به تغییرات سرعت چرخش و سرعت جریان در تونل باد انجام شده است. نتایج افزایش بازدهی ملخ با مقادیر طول موج 10 میلی متر و دامنه‌ی 5 درجه در مقایسه با ملخ اولیه معادل 5/5 درصد در نسبت پیشروی مطابق با محدوده‌ی پروازی را نشان داد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| بهبود عملکرد ملخ؛ برآمدگی‌های موجی شکل همزمان؛ دینامیک سیالات محاسباتی؛ آیرودینامیک تجربی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical and experimental investigation of synchronic wavy tubercles method in improving propeller aerodynamic performance | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Amirhossein hossein1؛ Alireza Rabiee2؛ Farhad Ghadak3 | ||
| 1PhD student, Imam Hossein University, Tehran, Iran | ||
| 2Assistant Professor, Imam Hossein University, Tehran, Iran | ||
| 3Associate Professor, Imam Hossein University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| This research focuses on enhancing propeller performance, a crucial aspect of avian propulsion systems. The goal is to find a solution that can be applied to various propeller types without altering their original design. The study explores a method to increase the efficiency of wavy edges, inspired by nature. This involves creating an inherent pitch change along a 45.7 cm diameter wooden blade. The investigation uses both numerical and experimental methods. The numerical approach involves simulating a rotating reference frame and solving the Navier-Stokes equations. The stress expressions in the momentum equation are calculated using K-ω-SST method. The analysis has shown good accuracy in estimating performance coefficients compared to the experimental test. The experimental test was conducted in a subsonic wind tunnel. The ratio of the propeller surface to the test section was 0.2, covering a range of the propeller’s functional advance ratio. Data acquisition of torque and thrust coefficient was done using a balance connected to a brushless motor. The results showed an increase in propeller efficiency with certain wavelength values and amplitude, compared to the original propeller. This equates to a 5.5% increase in the advance ratio according to the flight range. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| propeller performance improvement, Synchronic wavy tubercles, Computational fluid dynamic, Experimental aerodynamic | ||
| مراجع | ||
|
[1] Kelei W, Zhou Z, Zhongyun F, Jiahao G. Aerodynamic design of tractor propeller for high-performance distributed electric propulsion aircraft. Chinese Journal of Aeronautics. 2021;34(10):20-35. [2] Wald QR. The aerodynamics of propellers. Progress in Aerospace Sciences. 2006;42(2):85-128. [3] Stojaković P, Velimirović K, Rašuo B. Power optimization of a single propeller airplane take-off run on the basis of lateral maneuver limitations. Aerospace Science and Technology. 2018;72:553-63. [4] D’Angelo S, Berardi F, Minisci E. Aerodynamic performances of propellers with parametric considerations on the optimal design. The Aeronautical Journal. 2002;106(1060):313-20. [5] Glauert H. The elements of aerofoil and airscrew theory: Cambridge university press; 1983. [6] Ruh ML, Hwang JT. Fast and Robust Computation of Optimal Rotor Designs Using Blade Element Momentum Theory. AIAA Journal. 2023;61(9):4096-111. [7] Gur O, Rosen A. Propeller performance at low advance ratio. Journal of aircraft. 2005;42(2):435-41. [8] Liu Z, Liu P, Qu Q, Hu T. Effect of advance ratio and blade planform on the propeller performance of a high altitude airship. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2016;9(6):2993-3000. [9] White FM, Majdalani J. Viscous fluid flow: McGraw-Hill New York; 2006. [10] Wang M, Yan K, Zhang X, Zhu Y, Hong J. A comprehensive study on dynamic performance of ball bearing considering bearing deformations and ball-inner raceway separation. Mechanical Systems and Signal Processing. 2023;185:109826. [11] Heinzen SB, Hall Jr CE, Gopalarathnam A. Development and testing of a passive variable-pitch propeller. Journal of Aircraft. 2015;52(3):748-63. [12] Cong K, Ma D, Zhang L, Xia X, Yao Y. Design and analysis of passive variable-pitch propeller for VTOL UAVs. Aerospace Science and Technology. 2023;132:108063. [13] Joshi SN, Gujarathi YS. A review on active and passive flow control techniques. International Journal on Recent Technologies in Mechanical and Electrical Engineering. 2016;3(4):1-6. [14] Bellcock AC, Rouser KP. Design of Vortex Generator Jets for Small UAS Propellers at Low Reynolds Number Operation. 2018 AIAA Information Systems-AIAA Infotech@ Aerospace2018. p. 0749. [15] New D, Ng BF. Flow control through bio-inspired leading-edge tubercles. Springer Nature Switzerland AG Part of Springer Nature, University of Edinburgh, Springer, Cham, doi. 2020;10:978-3. [16] Harley W. Leading Edge Tubercles as Passive Flow Control Devices. 2019. [17] Gopinathan V, Bruce Ralphin Rose J. Aerodynamics with state-of-the-art bioinspired technology: Tubercles of humpback whale. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. 2021;235(16):2359-77. [18] Inada Y, Takatsuki R, Mori M, Yamamoto T, Yoshida Y. Sound and Impact Attenuation Effects of Small Projections Inspired by Dorsal Ridge Tubercles in Finless Porpoises. Journal of Aero Aqua Bio-mechanisms. 2023;10(1):9-16. [19] Asghar A, Perez RE, Jansen PW, Allan W. Application of leading-edge tubercles to enhance propeller performance. AIAA Journal. 2020;58(11):4659-71. [20] Sridhar S, Joseph J, Radhakrishnan J. Implementation of tubercles on vertical axis wind turbines (VAWTs): An aerodynamic perspective. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2022;52:102109. [21] Ke W, Hashem I, Zhang W, Zhu B. Influence of leading-edge tubercles on the aerodynamic performance of a horizontal-axis wind turbine: A numerical study. Energy. 2022;239:122186. [22] Wei Y, Qian Y, Bian S, Xu F, Kong D. Experimental study of the performance of a propeller with trailing-edge serrations. Acoustics Australia. 2021;49:305-16. [23] Lan T, Li G, Zhang M, editors. Calculation method of aerodynamic performance of small propeller with serrated trailing edge. Journal of Physics: Conference Series; 2020: IOP Publishing. [24] Ning Z, Wlezien RW, Hu H, editors. An experimental study on small UAV propellers with serrated trailing edges. 47th AIAA fluid dynamics conference; 2017. [25] Lee HM, Lu Z, Lim KM, Xie J, Lee HP. Quieter propeller with serrated trailing edge. Applied Acoustics. 2019;146:227-36. [26] Avallone F, Van Der Velden W, Ragni D, Casalino D. Noise reduction mechanisms of sawtooth and combed-sawtooth trailing-edge serrations. Journal of Fluid Mechanics. 2018;848:560-91. [27] Hossein A, Rebiee A, Ghadak F. Improving aerodynamic and aeroacoustic performance of the propeller by synchronic wavy tubercles. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering. 2023;55(9):6-. [28] Hossein A, inventorRotary blade with synchronous wave-shaped edges. Iran patent 108965. 2024. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 186 |
||