مطالعه عددی و مقایسه مشخصه های آیرودینامیکیِ بالهای سه بعدی با طرح لیپیش و رَم تحت اثر سیستم افزایش دهنده فشار استاتیکی (par) در ناحیه اثر سطح

هدف از این تحقیق بررسی تاثیرات استفاده از یک سیستم افزایش دهنده ی فشار استاتیکی (par) بر مشخصه های آیرودینامیکی دو طرح بالِ لیپیش و رَم در ناحیه اثر سطح می باشد. طرح بال رَم شامل بالهائی با نسبت منظری پایین و یک دم افقی بزرگ می باشد که به منظور ایجاد پایداری در خارج از ناحیه اثر سطح قرار داده شده است. در دو طرف بالها نیز صفحه های عمودی به منظور محبوس کردن هوا در زیر بال و افزایش تأثیر پدیده اثر سطح قرار گرفته است. طرح لیپیش را می توان یک نمونه خاص از بال رَم به شمار آورد، که هندسه بال در آن به صورت یک دلتای معکوس با سطوحی با شیب منفی به سمت نوک بال می باشد. این هندسه خود عمل صفحه های عمودی در نمونه بال رَم را انجام می دهد. با هدایتِ جریانِ هوایِ خروجی از یک وزنده نظیر ملخ یا فن، به ناحیه ی زیرینِ بال، منطقه پر فشاری ایجاد شده و موجب تغییرات بسیار در مشخصه های آیرودینامیکی بال می شود. در این تحقیق جهت بررسی تاثیرات این سیستم بر روی این دو طرح بال، با ایجاد شبکه بندی چند بلوکه در نرم افزار gambit، بر روی مدلِ بال ها همراه با فن استفاده شده، و سپس با استفاده از حل معادلات ناویر- استوکس بر روی این شبکه محاسباتی در محیط نرم افزار fluent، رفتار این سیستم مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. به دلیل تعداد بالای شبکه محاسباتی از سیستم کامپیوترهای موازی استفاده گردیده و تأثیرات متغیرهای ارتفاع از سطح، ضریب تراست فن، زاویه ی فن ، زاویه فلپ در بال رَم و زاویه حمله در بال لیپیش بر ضرایب برآ، پسا، ضریب ممان ، بازده بال و مرکز فشار، بدست آمده است. از نتایج به دست آمده مشخص گردید، به دلیل اینکه از par به طور معمول تنها در شرایط نشست و برخاست استفاده می گردد و دم در این مراحل عملاً نقشی در تریم ندارد، لذا در طرح بال رَم می توان وسیله را توسط زاویه فن، مقدار تراست فن، و زاویه فلپ، تریم و مسیر پروازی را کنترل نمود. اما در بال لیپیش به دلیل عدم وجود بالچه تنها می بایست با تغییر زاویه فن و کنترل مقدار تراست، تریم را برقرار نمود، که این امر تاثیرات منفی برکنترل بازده par می گذارد. این امر دلیل اصلیِ استفاده از بال رَم همراه با بالچه، نسبت به بال لیپیش در هنگام استفاده از سیستم par می باشد. در صورت استفاده از par به دلیل هندسه ی خاص بال لیپیش، کنترل میدان جریان در ناحیه زیرین بال امکان پذیر نمی باشد و با افزایش ارتفاع تاثیرات par به شدت کاهش یافته و میزان تغییرات ضرایب آیرودینامیکی با تغییر ارتفاع در مقایسه با بال رَم نیز شدید تر می گردد. همچنین از نتایج مشخص گردید، به دلیل بیشتر بودن مقدار نیروی برآی ایجاد شده توسط par در طرح رَم و پایدار بودن آن نسبت به تغییرات ارتفاع در مقایسه با بال لیپیش، با این طرح می توان در ارتفاع بالاتری پرواز نمود. همچنین از نتایج به دست آمده مشخص گردید که بال لیپیش با وجود par دارای بازده بالاتر، پسای کمتر، ممان طولی منفی کمتر، و جابجایی کمتر مرکز فشار نسبت به بال رَم تحت par می باشد.