مقایسه مدل‌های توربولانسی مختلف در جریان روی ایرفویل دوار با در نظر گرفتن نیروی ناشی از شتاب گریز از مرکز و کوریولیس

نوع مقاله : مقاله مکانیک

نویسندگان

1 دانشجوی‌کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی گلپایگان، دانشگاه صنعتی اصفهان، گلپایگان، جمهوری اسلامی ایران

2 دانشگاه صنعتی اصفهان دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان هیات علمی

چکیده

پره‌های درحال حرکت درمسیر دایروی کاربردهای صنعتی زیادی دارد از این جمله می‌توان به کاربرد آنها در بعضی از توربوماشین‌ها اشاره نمود. درتوربوماشین‌های مدرن‌تر مثل کمپرسورهای موتورهای جت شرایط جریان کاملا تراکم ناپذیر می‌باشد از طرفی بررسی دو بعدی جریان در اطراف این تیغه‌ها که خیلی از مشخصه‌های جریان را نشان می‌دهد و نیز بخاطر ساده کردن مساله معمولا امری اجتناب ناپذیر است. در این راستا روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ و RANS به منظور شبیه‌سازی جریان حول ایرفویل ناکا 0012 حالت‌های مختلف ایرفویل ثابت و دوار با زوایه حمله مخالف و حالت پروانه سه بعدی اجرا شده است. ضرایب لیفت، درگ و گشتاور و جریان جرمی مدل‌های S-A، RNG، SST، RSM و LES باهم مقایسه شده است. در بین روش‌های آشفتگی بهترین نتیجه برای ضرایب لیفت، درگ و گشتاور و جریان جرمی روش LES با توجه به میانگین گیری مکانی و استفاده از زیر شبکه اسماگورنسکی نسبت به روشهای متوسط گیری زمانی بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Camprarison of different Turbulent Modeling on Rotating Airfoil with Corolios and centrifugal accelaration

نویسندگان [English]

  • Iraj Fazeli Farsani 1
  • Bahman Asadi 2
1 Masters student, Department of Mechanical Engineering, Golpayegan College of Engineering, Isfahan University of Technology, Golpayegan , Islamic Republic Iran
2 Golpaegan College of Engineering, Isfahan University of Technology
چکیده [English]

The blades moving in a circular path have many industrial applications, these include their use in some turbomachines. In more modern turbo machines, such as jet engine compressors, the flow conditions are completely incompressible. On the other hand, 2-D study of the flow around these blades, which shows many characteristics of the flow and to simplify the matter, it is usually unavoidable. In this regard, the simulation method LES and RANS in order to simulate the flow around the NACA0012 airfoil, different modes of fixed and rotating airfoil with opposite attack angle and 3-D impeller mode have been implemented. Lift coefficient, drag coefficient, torque and mass flow of S-A, RNG, SST, RSM and LES models are compared. Among the turbulence methods, the best result for Lift coefficient, drag coefficient and torque coefficient and mass flow of LES method is obtained. In according to, adding "the work of centrifugal forces and Coriolis acceleration" to Momentum equation, a better and more accurate convergence has been achieved compared to the works of others.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rotating Airfoil
  • Coriolis
  • RANS
  • LES

مراجع

[1] Mitchell, S., I. Ogbonna, and K. Volkov, "Aerodynamic characteristics of a single airfoil for vertical axis wind turbine blades and performance prediction of wind turbines", Fluids, 6(7), 2021, pp. 257.
[2] Balakumar, P, "Wall-Modeled LES for flows over an NACA-0012 Airfoil", in AIAA Scitech 2020 Forum. 2020.
[3] Zhao, M., D. Wan, and G. Chen, "Comparison of SST k-ω and Smagorinsky Model in Cavitation Simulation around NACA0012", in The 29th International Ocean and Polar Engineering Conference, OnePetro, 2019.
[4] Oukassou, K., et al., Comparison of the power, lift and drag coefficients of wind turbine blade from aerodynamics characteristics of Naca0012 and Naca2412. Procedia Manufacturing, 2019. 32: pp. 983-990.
[5] Filomena, C., N. Ceresola, and R. Arina, "External aerodynamics simulations in a rotating frame of reference", International Journal of Aerospace Engineering, 2014.
[6] Eleni, D.C., T.I. Athanasios, and M.P, "Dionissios, Evaluation of the turbulence models for the simulation of the flow over a National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) 0012 airfoil", Journal of Mechanical Engineering Research, 4(3), 2012, pp. 100-111.
[7] Sipilä, T., T. Siikonen, and I. Saisto, "FINFLO RANS-predictions for propeller performance", in Second International Symposium on Marine Propulsors smp, 2011.
[8] Qiu, W., et al. "Effect of turbulence modeling on RANS computation of propeller tip vortex flow", in The Twentieth International Offshore and Polar Engineering Conference, OnePetro, 2010.
[9] Abbott, I.H. and A.E. Von Doenhoff, Theory of wing sections: including a summary of airfoil data, Courier Corporation, 1992.
[10] بهمن اسدی و محمد کمری، " شبیه‌سازی عددی جریان تراکم پذیر لزج حول ایرفویل متحرک به روش RANS"، مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 2، مرداد 1396، صفحه 223-231.
[11] پوریا اکبرزاده و مهسا مصطفوی، " بررسی اثر دمش و مکش از یک یا دو موقعیت روی سطح مکش ایرفویل NACA0012 بر عملکرد آیرودینامیکی آن در جریان آشفته"، مجله مدل سازی در مهندسی، دوره 15، شماره 51، زمستان 1396، صفحه 340-331.
[12] محمدعلی رنجبر، "بررسی تجربی تاثیر زاویه جریان هوا در ورودی پره‌های راهنما بر کیفیت جریان خروجی"، مجله مدل سازی در مهندسی, دوره 16، شماره 54، پاییز 1397، صفحه 369-361.
[13] محسن قاضی، امیرحسین معینی ، مهران رجبی زرگرآبادی، " افزایش اثربخشی خنک کاری لایه ای پره توربین در حال چرخش با استفاده از سوراخ تزریق شکل داده شده"، مجله مدل سازی در مهندسی، دوره 15، شماره 51،  زمستان 1396، صفحه 236-225.
[14] Schobeiri, M.T., "Fluid mechanics for engineers: a graduate textbook",Springer Science & Business Media, 2010.
[15] محمدحسین شجاعی‌فر، مقدمه‌ای بر جریان‌های متلاطم و مدل‌سازی آن، انتشارات دانشگاه علم و صنعت، تهران، 1391.
[16] Piomelli, U., "Large-eddy simulation of turbulent flows", Department of Theoretical and Applied Mechanics, College of Engineering, 1994.
[17] Anderson Jr, j., " Fundamentals of Aerodynamics", McGraw-Hill Education, 5th , 2020.
[18] Ochoa, J. and N. Fueyo. "Large Eddy Simulation of the flow past a square cylinder", in International PHOENICS Conference, Melbourne, Australia. 2004.
 
مدل سازی در مهندسی
دوره 21، شماره 73
تیر 1402
صفحه 135-145

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار