Υπολογιστική ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς αεροτομής με παραμορφούμενη ή αρθρωτή ακμή φυγής.

Abstract

Αντικείμενο της συγκεκριμένης διπλωματικής είναι η υπολογιστική ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς των αεροτομών NACA64418 και NACA0012 μετά από τοποθέτηση σε αυτές παραμορφούμενης και αρθρωτής ακμής εκφυγής (flap), αντίστοιχα. Συγκεκριμένα, η ροή γύρω από τις αεροτομές αυτές μελετήθηκε από τον κλάδο της Υπολογιστικής Δυναμικής Ρευστών μέσω του προγράμματος MaPFlow, το οποίο κάνει εφαρμογή της κεντροκυψελικής μεθόδου ογκικής διακριτοποίησης. Η ροή αναλύθηκε γύρω από πλέγματα τύπου C, τα οποία, λόγω της παρουσίας κινούμενων ακμών εκφυγών, πρέπει να αλλλάζουν την μορφή τους ανάλογα, με βάση το γεωμετρικό νόμο διατήρησης (GCL), που αναφέρεται σε παραμορφώσιμα πλέγματα. Η παρουσία των flap επιδρά καταλυτικά στην μέση τιμή των βασικών αεροδυναμικών συντελεστών Cl, Cd και Cm. Επιπλέον, επειδή η κίνησή τους είναι ταλαντωτική, η εκάστοτε θέση τους διαφέρει ανάλογα με την χρονική στιγμή, γεγονός που δημιουργεί έντονα φαινόμενα μη-μονιμότητας της ροής. Όλες οι παραπάνω επιδράσεις μελετήθηκαν στην παρούσα διπλωματική, και έγιναν μετρήσεις για διαφορετικούς συνδυασμούς συχνοτήτων κίνησης του flap και σε διαφορετικές γωνίες (ή εύρη γωνιών) πρόσπτωσης. Εξετάστηκαν τα αντίστοιχα διαγράμματα που προέκυψαν και συγκρίθηκαν με άλλα αποτελέσματα που προέρχονται είτε από πειραματικές μετρήσεις είτε από διαφορετικές μεθόδους υπολογισμού (EllipSys2D, Foil1W, Foil2W). Με εξαίρεση ορισμένες περιπτώσεις, τα αποτελέσματα ήταν αρκετά ικανοποιητικά, και παρουσίασαν καλή ταύτιση με τις μεθόδους με τις οποίες συγκρίθηκαν.

The objective of the current thesis is the numerical analysis of the dynamic behaviour of the airfoils NACA64418 and NACA0012 after positioning on them deformable and articulated trailing edges, also known as flaps, espectively. Namely, the flow around these airfoils was studied by the branch of Computational Fluid Dynamics (CFD) through the program MaPFlow, which makes use of the cell-centered finite volume discretization method. The flow was studied around C-type grids, which, due to the presence of the movable trailing edges, ought to change their shapes accordingly, by obeying to the Geometrical Conservation Law (GCL), which is used in deformable meshes. The presence of flaps affects greatly the mean values of the basic aerodynamic coefficients Cl, Cd and Cm. Moreover, since their movement is oscillatory, their exact position depends on the time variable, which causes important unsteady effects on the flow. All the aforementioned effects were studied in the present thesis, and several computations were performed for different combinations of flap movement frequencies and angles of attack (or ranges of angles of attack). The charts that resulted from this research were examined and compared with other results, which originate either from experimental measurements, or from different computational methods (EllipSys2D, Foil1W, Foil2W). With the exception of certain occasions, the results were satisfactory enough, and were in close agreement to the methods they were compared with.