مُدل‌سازی سه‌بُعدی هیدروفویل‌های سری ناکا، اپلر و گوتینگن برای تخمین و مقایسه‎ی عملکرد هیدرودینامیکی در حرکت نوسانی هیو

نویسندگان

خ حافظ

چکیده

دینامیک هیدروفویل‌ها در آب‎های عمیق از اهمیت فراوانی برخوردار است. با تعیین ضرایب معادلات حرکت می‌توان دینامیک هیدروفویل‌ها و عوامل مؤثر بر ناپایداری آن را شناخت. در این مقاله، ضرایب هیدرودینامیکی لیفت و درگ حرکت نوسانی هیو سه هیدروفویل NACA 0009، EPPLER 838 و GOTTINGEN 11K با استفاده از CFD در فرکانس‌های مختلف محاسبه و مقایسه می‌گردد. تعیین عملکرد هیدرودینامیکی به روش تجربی هزینه‌بر بوده و نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی دقیق دارد. بنابراین، استخراج این ضرایب به روش عددی و ایجاد آزمایشگاه مجازی می‌تواند مفید باشد. محاسبات در سه فرکانس انجام شده است. این فرکانس‌ها به ترتیب 10، 20، 30 و 40 Hz می‌باشند. نتایج نشان‎دهنده‎ی مستقل بودن درگ از فرکانس و افزایش لیفت 40 درصدی مشاهده شده است. تمام محاسبات در حالت بدون زاویه حمله انجام شده که نشان دهنده تاثیر حرکت نوسانی در مقابل حرکت بدون نوسان می‌باشد. در این حالت، لیفت به میزان قابل توجه‌ای افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

مراجع

  1. Mehrabi, M., “Inspired by the swim oscillator foil propulsion mechanism,” J. Fluid Mech., Vol. 31, pp 212-230, 2012.
  2. Lighthill, J., “Mathematical biofluid dynamics,” SIAM, Philadelphia, 1975.
  3. Longvinovich, G. V., “Hydrodynamics of a thin, flexible body,” in Hydrodynamic Problems in Bionics, pp. 4-11, Joint Publications Research Service - 52605, Washington, DC, March 1971.
  4. Wu, T., “Swimming of a waving plate”, J. Fluid Mech., Vol. 10, pp. 321-344, 1961.
  5. Wu, T., “Hydromechanics of swimming propulsion,” J. Fluid Mech., Vol. 46, pp. 337-355, 1971.
  6. Ohashi, H., and Ishikawa, N., “Visualization study of flow near the trailing edge of an oscillating airfoil,” Bull. Jap. Soc. Mech. Engin., Vol. 15, No. 85, pp. 840-847, 1972.
  7. Oshima, Y., and Oshima, K., “flow behind an oscillating foil,” in Proceedings of the 15th International Congress, International Union of Theoretical and Applied, Amsterdam: North Holland Publishing Co., pp. 357-368, Mech.1980
  8. Oshima, Y., and Natsume, A., “Flow field around an oscillating foil,” in Flow Visualization II, Proceedings of the Second International Symposium on Flow Visualization, Bochum, Germany (ed. W. Merzkirch), New York: Hemisphere Publishing Co., pp. 295-299, 1980.
  9. Freymuth, P., “Propulsive vertical signature of plunging and pitching airfoils”, AIAA J. , Vol. 26, pp. 881-883, 1988.
  10. Dickinson, M. H., Lehmann, F. O., and Sane, S. P., “Wing rotation and the aerodynamic basis of insect flight,” Science, bf 284, pp. 1954-1960, 1999.
  11. http://m-selig.ae.illinois.edu
  12. http://airfoiltools.com/airfoil
  13. Menter, F. R., Kuntz, M., and Langtry, R., “Ten years of industrial experience with the SST turbulence model,” Turbulence, Heat and Mass Transfer, 2003.
  14. Ferziger, J. H., and Peric, M., “Computational methods for fluid dynamics,” Springer, 1999.
  15. Richards, A. J., Oshkai, P., “Effect of the stiffness, inertia and oscillation kinematics on the thrust generation and efficiency of an oscillating-foil propulsion system,” Journal of Fluids and Structures, pp. 357–374, 2015.
  16. Cho, H., Zho, Q., “Performance of a flapping foil flow energy harvester in shear flows,” Journal of Fluids and Structures, pp. 199-210, 2013.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار