Διερεύνηση του μόνιμου και μη μονίμου πεδίου ροής της αεροτομής ΝΑCA 0012

Κουμρόγλου, Βασίλης; Koumroglou, Vasilis

dc.contributor.author	Κουμρόγλου, Βασίλης	el
dc.contributor.author	Koumroglou, Vasilis	en
dc.date.accessioned	2018-02-15T10:21:33Z
dc.date.available	2018-02-15T10:21:33Z
dc.date.issued	2018-02-15
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46504
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15084
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	C.F.D	en
dc.subject	Υπολογιστική ρευστομηχανική	el
dc.subject	ΝΑCA 0012	en
dc.subject	Computational fluid mechanics	en
dc.title	Διερεύνηση του μόνιμου και μη μονίμου πεδίου ροής της αεροτομής ΝΑCA 0012	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υπολογισττική ρευστομηχανική	el
heal.classification	Computational fluid mechanics	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-11-02
heal.abstract	High Reynolds number flow over a NACA 0012airfoil in respect with the angle of attack is investigated by two dimensional computations. The fundamental time averaged Navier-Stokes equations are solved via the finite volume method. The numerical code is validated extensively at the steady state condition and fully turbulent flow regime. The angle of attack ( a:A.O.A - the angle that is formed between the chord of the airfoil and the free stream velocity) is examined at a wide range of values that includes from 0 to18 degrees for the steady state condition and from 0 to 20 degrees for the unsteady one. The flow isexamined for Reynolds 3∙10^6 which based on the existing literature we know it is a transitional flow. The turbulent nature of the flow is approached by the well validated SST k-ω model introduced by Menter , which when it is combined with the fine meshes we provide for the steady and unsteady simulation it can resolve fully the turbulent boundary layer. This model was chosen based on reports from the literature that it is the most appropriate for this kind of flow. Special attention is focused on whether the flow reaches a steady state or no. In total 6 separate unsteady simulations where conducted. Two of them where used to investigate the time independency of the flow in terms of the angle of attack in which the results have revealed the stabilization of the acting forces, thus indicated a flow field with suppressed vortex shedding activity . While four where conducted at fully unsteady flow regime so we can investigate the conditions that arise on these occasions. Increased vorticity is found to be confined to a region near the airfoils surface at an area which seems to be the origin of the creation of the vortex street and also within the turbulent boundary layer . Viscous lift is found to be neglible compared to pressure lift. On the contrary the viscous drag could reach 80% of the total drag. The magnitude of the lift and drag coefficients is affected with the change of the angle of attack. It can beclearly seen as expected from experimental data that lift values are directly proportional to the change of the angle of attack while the drag values follow a parabola like change until we reach a=16 after which the results change drastically. The magnitude of the turbulent kinetic energy is directly dependent from the angle of attack while as the latter increases also does the first. The regions that are affected by turbulence coincide with the ones that are affected by vorticity.	en
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία μελετήσαμε με τη χρήση αριθμητικών υπολογισμών τη ροή σε υψηλό αριθμό Re γύρω από μια αεροτομή NACA 0012. Οι θεμελιώδεις χρονικά μέσες μορφές των εξισώσεων Navier - Stokes λύνονται μέσω της μεθόδου των πεπερασμένων όγκων ελέγχου. Ο αριθμητικός κώδικάς επαληθεύεται εκτενώς στη μόνιμή και πλήρως τυρβώδη κατάσταση της ροής. Η γωνία προσβολής (σμβ:a - η γωνία που σχηματίζει η χορδή της αεροτομής με την ταχύτητα του ελεύθερου ρεύματος) εξετάζεται σε μεγάλο εύρος τιμών από 0 μέχρι 18 θεωρώντας μόνιμη κατάσταση ροής και από 17 μέχρι 20 για μη μόνιμη κατάσταση. Η ροή εξετάζεται για Re = 3∙10^6 όπου βάση αποτελεσμάτων στη διεθνή βιβλιογραφία είναι μεταβατική. Η τυρβώδης φύση της ροής προσεγγίζεται πολύ καλά από το τυρβώδες μοντέλο SST k-ω που προτάθηκε από τον Μenter όπου σε συνδυασμό με το υψηλής ποιότητας πλέγμα που κατασκευάσαμε μπορεί να αποδώσει με ακρίβεια το ιξώδες υπόστρωμα. Το μοντέλο αυτό επιλέχτηκε καθώς στην βιβλιογραφία αναφέρεται ότι είναι ακριβές για τη συγκεκριμένη ροή. Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε ώστε να εξακριβωθεί πότε η ροή φτάνει σε μόνιμη κατάσταση ή όχι. Πραγματοποιήθηκαν 6 ξεχωριστές προσομοιώσεις για κατάσταση μη μόνιμης ροής. Οι 2 έγιναν για να ερευνήσουν την χρονική εξάρτηση της ροής ως προς τη γωνία προσβολής όπου τα αποτελέσματα έδειξαν σταθεροποίηση των δυνάμεων που ασκούνται στην αεροτομή, κατά συνέπεια υποδεικνύουν ένα πεδίο ροής όπου καταστέλλεται το φαινόμενο έκλυσης στροβίλων. Και 4 όταν βρισκόμαστε "a priori" σε κατάσταση μη μόνιμης ροής για να διερευνήσουμε τις συνθήκες που επικρατούν σε αυτό το καθεστώς. Η περιοχή που εντοπίστηκαν οι μεγαλύτερες τιμές της στροβιλότητας στη ροή βρίσκεται στο τυρβώδες οριακό στρώμα και μετά περιορίζεται σε μια περιοχή κοντά στην αεροτομή στην περιοχή της πηγής της έκλυσης στροβίλων. Η άνωση που ασκείται λόγω των διατμητικών τάσεων βρίσκεται να είναι αμελητέα σε σχέση με την άνωση λόγω πίεσης. Αντίθετα η αντίσταση λόγω των διατμητικών τάσεων μπορεί να φτάσει το 80% της συνολικής αντίστασης. Οι τιμές της άνωσης είναι ανάλογες ως προς τη μεταβολή της γωνίας προσβολής ενώ οι τιμές της αντίστασης ακολουθούν παραβολική μορφή μέχρι και τη γωνία των 16ο όπου η κατάσταση αλλάζει δραστικά. Οι τιμές της τυρβώδους κινητικής ενέργειας εξαρτώνται άμεσα από την γωνία προσβολής, καθώς αυτή αυξάνει η μέση τυρβώδης κινητική ενέργεια αυξάνεται επίσης. Οι περιοχές εμφάνισης της ακολουθούν τις περιοχές εμφάνισης που υπάρχει μέγιστη στροβιλότητα.	el
heal.advisorName	Τζαμπίρας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Πολίτης, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Τριανταφύλλου, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	129 σ.
heal.fullTextAvailability	true