تحلیل جریان ناپایا حول ایرفویل های نوسانی همراه با تغییر شکل به کمک روش مهار گردابه

در این رساله برنامه عددی حل ناپایا و تراکم پذیر معادلات اویلر و ناویر-استوکس که به صورت حجم محدود بسط داده شده و از روش گام زمانی رانگ- کوتا بهره می برد، به منظور تحلیل جریان دو بعدی حول ایرفویل های متحرک نوسانی و بال زن مورد استفاده قرار گرفته است. برای تحلیل جریان های ناپایا با رینولدز بالا می توان از روش دینامیک سیالات محاسباتی شبکه درشت استفاده کرد. در این روش معادلات اویلر با شبکه درشت و شرط مرزی عدم لغزش حل شده که این شرایط منجر به افزایش مصنوعی و شدید ضخامت لایه مرزی می شوند. با اضافه کردن روش مهار گردابه سطحی تراکم پذیر می توان این رشد مصنوعی را به نحو مناسبی کنترل نمود. همچنین جهت مدلسازی حرکت مرز از شبکه تطبیق پذیر فنری چند منطقه ای استفاده شده است. در نهایت با استفاده از روش های حل فوق که اعتبار نتایج آنها بررسی می شود، کد عددی تهیه شده که جریان ناپایا حول ایرفویل های بال زن همراه با تغییر شکل را با دقت قابل قبول و سرعت بسیار بالا شبیه سازی می کند. سرعت بالای این روش کمک می کند که در اعداد رینولدز بالا حل های بسیار زیادی جهت بررسی تاثیر پارامترهای ناپایای نوسانی بر مشخصات آئرودینامیکی ایرفویل های متحرک انجام شود. تغییر شکل های اعمال شده شامل باد کردن سطح حین نوسان پیچشی و حرکت دم ایرفویل ثابت است. نتایج نشان می دهد که نوسان ناپایای دم در شرایط خاصی باعث افزایش نیروی برآ در زوایای حمله پایین می شود. همچنین باد کردن سطح، تحت حالات نوسانی مشخص واماندگی دینامیکی در زوایای حمله بالا را به تأخیر می اندازد. در رینولدز های پایین یک تحلیل تجربی بر روی توزیع فشار ایرفویل پیچشی در تونل باد انجام شده که نتایج آن با نتایج عددی مقایسه گردیده اند. جهت مقایسه داده های تجربی تونل باد با نتایج عددی، معادلات ناویر-استوکس به صورت کامل به کمک مدل آشفتگی یک معادله ای اسپالارت-آلماراس برای جریان با رینولدز پایین تحلیل شده اند که منجر به حلی بسیار زمان بر می شود.