KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2023 / Cilt: 38 - Sayı: 3

Sentetik jet eyleyici kullanarak NACA0012 kanat profilinde kaldırma kuvveti iyileştirmesinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği çalışması

Computational fluid dynamics study of lift enhancement on a NACA0012 airfoil using a synthetic jet actuator

İbrahim Efdal ÇANLIOĞLU
Emre KARA
Sayfa
1821–1838
Yayın Tarihi
2023-01-06
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Sonuçlara göre bu katsayılar, düşük ve orta değerlerdeki Reynolds sayılarında etkili bir şekilde artmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, hoparlör tipi sentetik jet eyleyici (SJE) kullanarak iki boyutlu sayısal analizler yapılmıştır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Ağ yakınsama indeksi testi sonucunda, düğüm sayısının 34700 olduğu Mesh4 isimli ağ yapısı hem kaldırma hem de direnç katsayısı hesabına göre en uygun ağ yapısı olarak seçilmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Sonuçlara göre bu katsayılar, düşük ve orta değerlerdeki Reynolds sayılarında etkili bir şekilde artmıştır.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Dinamik ağ · Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği · kaldırma katsayısı

Özet

Bu çalışmada, hoparlör tipi sentetik jet eyleyici (SJE) kullanarak iki boyutlu sayısal analizler yapılmıştır. Kanat profilinin aerodinamik özelliklerini geliştirmek için SJE'nin hangi frekans ve jet orifis çapında olması gerektiğinin bulunması amaçlanmıştır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) metodu, ANSYS Fluent akış çözücü modülünde, SST k-ω türbülans modeliyle Reynolds ortalamalı Navier-Stokes (RANS) ve daimi olmayan RANS (URANS) denklemlerinde göre kullanılmıştır. Ağ yakınsama indeksi testi HAD analizlerinde ve SJE-kapalı konfigürasyon çalışmasının HAD analizlerinde RANS, diğer tüm analizlerde URANS çözümleri yapılmıştır. Ağ yakınsama indeksi testi sonucunda, düğüm sayısının 34700 olduğu Mesh4 isimli ağ yapısı hem kaldırma hem de direnç katsayısı hesabına göre en uygun ağ yapısı olarak seçilmiştir. Seçilen referans çalışmalara göre farklı açı ve Reynolds sayılarında, 1500’den 2200 Hz’e frekans ve 1 mm’den 3 mm’ye orifis çapı değerlerinde HAD analizleri yapılmış, kaldırma katsayısı SJE-kapalı ve SJE-açık durumlarında kanat profili üzerinde incelenmiştir. Son olarak, SJE tarafından CL ve kaldırma-direnç oranı (CL/CD) iyileştirmesi farklı konfigürasyonlar altında karşılaştırılmıştır. Sonuçlara göre bu katsayılar, düşük ve orta değerlerdeki Reynolds sayılarında etkili bir şekilde artmıştır.

Abstract

In this study, a loudspeaker type synthetic jet actuator (SJA) is scrutinized in two dimensional numerical analysis. It is aimed to find which frequency and jet orifice diameter of SJA should be to enhance aerodynamics characteristics of the airfoil. Computational fluid dynamics (CFD) methods are employed in ANSYS Fluent flow solver module according to Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) and Unsteady RANS (URANS) equations with SST k-ω turbulence model closure. RANS solutions are employed in grid convergence index CFD analysis and SJE-off configuration CFD analysis whereas URANS solutions are employed in the rest of the analysis. As the result of grid convergence index test, Mesh4 with 34700 element number is selected as the most suitable one according to lift and drag coefficient calculations. CFD analysis are employed at various angles of attacks and Reynolds numbers at 1500-to-2200 Hz and 1mm-to-3mm orifice diameter configurations compared to selected reference studies and lift coefficient is investigated for both SJA-off and SJA-on cases of the airfoil. Lastly, CL and lift-to-drag ratio (CL/CD) enhancement by SJA at this configuration. According to the results, these coefficients effectively increased at low and moderate Reynolds numbers.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

ÇANLIOĞLU, İ. E., KARA, E. (2023). Sentetik jet eyleyici kullanarak NACA0012 kanat profilinde kaldırma kuvveti iyileştirmesinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği çalışması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt: 38 - Sayı: 3, 1821–1838. https://ajindex.com/articles/875707

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (14)

  1. Huebsch W.W., Gall P.D., Hamburg S.D., Rothmayer A.P., Dynamic roughness as a means of leading-edge separation flow control. J. of Aircraft, 49 (1), 108-115, 2012.
  2. Çelik B., Edis F.O., Mısırlıoğlu A., Şekil değiştiren bir ağ üzerinde CBS sonlu elemanlar metodu kullanılarak sentetik mikro jet akışı analizi, XIII. Ulusal Mekanik Kongresi, Gaziantep-Türkiye, 311-319, 8-12 Eylül, 2003.
  3. Niel F., Modeling and control of a wing at low Reynolds number with high amplitude aeroelastic oscillations, Doktora Tezi, Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace, Toulouse, Fransa, 2018.
  4. Deb D., Tao G., Burkholder J.O., Smith D.R., An adaptive inverse control scheme for a synthetic jet actuator model, 2005
  5. American Control Conference, Portland-ABD, 2646-2651, 8-10 Haziran, 2005. Tesař V., Hung C.H., Zimmerman W.B., No-moving-part hybrid-synthetic jet actuator. Sens. Actuators, A, 125 (2), 159-169, 2006. Tesař V., Mechanism of pressure recovery in jet-type actuators. Sens. Actuators, A, 152 (2), 182-191, 2009.
  6. Zhong, S., Jabbal, M., Tang, H., Garcillan, L., Guo, F., Wood, N., & Warsop, C. (2007). Towards the design of synthetic-jet actuators for full-scale flight conditions. Flow, turbulence and combustion, 78(3), 283-307.
  7. Deb, D., Tao, G., Burkholder, J. O., & Smith, D. R. (2008). Adaptive synthetic jet actuator compensation for a nonlinear aircraft model at low angles of attack. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 16(5), 983-995.
  8. Amitay M., Smith B., Glezer A., Aerodynamic flow control using synthetic jet technology, 36. AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno-ABD, 208, 12-15 Ocak, 1998.
  9. Mallinson S.G., Reizes J.A. Hong, G., An experimental and numerical study of synthetic jet flow. Aeronaut. J., 105 (1043), 41-49, 2001.
  10. Ugrina S., Experimental analysis and analytical modeling of synthetic jet-cross flow interactions, Doktora Tezi, University of Maryland, College Park, ABD, 2007.
  11. Raju R., Mittal R., Cattafesta L., Dynamics of airfoil separation control using zero-net mass-flux forcing. AIAA J., 46, No. 12, 2008.
  12. You D., Moin P., Study of flow separation over an airfoil with synthetic jet control using Large-Eddy simulation. Center for Turbulent Research - Annual Research Briefs, 311-321, 2007.
  13. Jain M., Puranik B., Agrawal A., A numerical investigation of effects of cavity and orifice parameters on the characteristics of a synthetic jet flow. Sens. Actuators, A, 165 (2), 351-366, 2011.
  14. Lv Y.W., Zhang J.Z., Shan Y., Tan X.M., Numerical investig