عنوان پایان‌نامه
محاسبات مشخصه های آیرو دینامیکی مقاطع بالهای فوق بهرانی و بررسی زاویه حمله واماندگی آنها
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74809;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: -3236
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدامین نباخته
- استاد راهنما
- امیر نجات
- چکیده
- بهینه‌سازی سوخت مصرفی هواپیماهای مسافربری در کاهش هزینه‌های عملیاتی شرکت‌های هوایی و کاهش آلودگی انتشار گازهای سمی در اتمسفر نقش بسزایی دارد. عمده هواپیماهای مسافربری در سرعت‌های نزدیک به سرعت صوت پرواز می کنند. این حالت را گذرصوتی می گویند که در این حالت سرعت هواپیما بین 0.75 تا 0.85 برابر سرعت صوت است. در حالت گذرصوتی میزان نیروی پسای وارد بر بال‌ها و بدنه با سرعت فزاینده‌ای افزایش می یابد. انرژی مصرفی در حالت پرواز پایای هواپیما که مدت زمان زیادی از پرواز را تشکیل می دهد با ضریب پسای هواپیما متناسب است. بدلیل اهمیت این هواپیماها از جهت مصرف انرژی بالهای خاصی برای این هواپیماها طراحی شده است که تا حد ممکن ضریب برا را افزایش و ضریب پسا را کاهش دهد. در این تحقیق تحلیل تغییرات ضریب برا، پسا و نسبت ضریب برا به ضریب پسا با تغییرات زاویه حمله برای دو ایرفویل فوق بحرانی مدنظر است و پس از آن سعی می‌شود با تغییر هندسه این نسبت افزایش یابد. این تحلیل در سرعت پایا 0.78 برابر سرعت صوت (Ma=0.78) اجرا خواهد شد. در این پروژه از شبیه سازی عددی به کمک حل معدلات ناویراستوکس متوسط‌گیری شده رینولدزی استفاده شده است. روش عددی حل این معادلات روش گسسته‌سازی حجم محدود است. هندسه ایرفویل‌های مورد‌نظر با استفاده نرم‌افزار GAMBIT شناخته و شبکه بندی شده و برای حل عددی این معادلات در شبکه ساخته شده از نرم‌افزار Fluent استفاده شده است. همپنین در نهایت با استفاده از روش بهینه‌سازی PSO ایرفویل‌ها به شکل تک هدفه بهینه شده اند یعنی با ثابت نگه‌داشتن ضریب برا سعی شده است ضریب پسا کاهش یابد. در حقیقت هدف کاهش ضریب پسا و قید مساله ثابت ماندن ضریب برا بوده است. واژه‌های کلیدی: گذرصوتی، ایرفویل فوق بحرانی، ضریب برا و پسا، حل عددی، بهینه‌سازی
- Abstract
- Optimization of fuel consumption of passenger planes plays an important role in airline operational costs as well as reduction of pollution emissions of toxic gases in the atmosphere. Major of passenger aircrafts fly at speeds close to the speed of sound. This transonic Mach no. in those cases are between 0.75 to 0.85 times of speed of sound. In transonic speed the drag force coefficient on the wings and fuselage increases sharply with increasing Mach numbers. Fuel consumption in cruise flight is directly proportional to drag coefficient. Because of the importance of the transonic flight special airfoil profiles (supercritical airfoils) are used in transonic wings to reduce drag at constant lift coefficient. In this research, analysis of changes in lift coefficient, drag coefficient and the lift coefficient to the drag coefficient are studied with changing the angle of attack for two supercritical airfoils. Then it is attempted to rise the lift to drag ratio with changing the geometry of airfoils using an optimization routine. The study is implemented for steady speed of Ma = 0.78. RANS (Reynolds averaged Navier-Stokes) equations are used to conduct the numerical simulation. Those equations are solved numerically using 2nd-order finite volume discretization method. Geometry of airfoils are known and meshing is performed using GAMBIT software, and Fluent software is used as the flow solver. A single-objective optimization PSO technique is implemented to optimize the airfoils. Namely trying to reduce the drag coefficient while lift coefficient is constant. In fact, the aim is reducing the drag coefficient and lift coefficient has been fixed. Keywords: transonic, supercritical airfoil, lift and drag coefficient, numerical solution, optimization
