Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Υπολογιστική μελέτη πτέρυγας υπερελαφρού αεροσκάφους σε διάφορους αριθμούς Reynolds και μοντέλα τύρβης
Other Titles: Computational study of ultralight aircraft's wing in various Raynolds numbers and turbulene models
Authors: Τσακουμάκη, Μαρία
Keywords: Πτέρυγες
Υπολογιστική μελέτη
Keywords (translated): Wings
Computational analysis
Wind tunnel
Abstract: Στην παρούσα εργασία γίνεται λόγος για την αεροδυναμική συμπεριφορά της πτέρυγας υπερελαφρού αεροσκάφους με αεροτομή NACA 23015. Η μελέτη χωρίζεται στην υπολογιστική ανάλυση και στην πειραματική, οι οποίες διεξήχθησαν για πτέρυγα κλίμακας 1:10 σε αεροσήραγγα με διαστάσεις 48cm x 48cm x 50cm και με τη μέση ταχύτητα του ανέμου να είναι 7 m/s.Τα μοντέλα τύρβης που χρησιμοποιήθηκαν για την προσομοίωση είναι τα Spalart-Allmaras και Standard Κ-ε. Η υπολογιστική μελέτη επεκτάθηκε και σε δύο ακόμα ταχύτητες αυτές των 50 m/s και 100 m /s και σ’ αυτές τις περιπτώσεις έγινε χρήση μόνο του μοντέλου Spalart Allmaras. Επίσης, σχεδιάστηκε και ένα μοντέλο πτέρυγας με πραγματικές διαστάσεις και προσομοιώθηκε υπολογιστικά σε αεροσήραγγα με διαστάσεις 4.8m x 4.8m x 50m με μοντέλο τύρβης Standard k-ε. Οι περιπτώσεις που εξετάζονται είναι όταν η πτέρυγα είναι σε γωνίες -4⁰ ,0⁰ ,4⁰, 8⁰, 12⁰, και 16⁰ μοιρών, σε ύψος 24 cm μέσα στην αεροσήραγγα για την υπό κλίμακα πτέρυγα και αντίστοιχα σε 2.4m για την πτέρυγα κλίμακας 1:1. Αρχικά, γίνεται μια ανάλυση του θεωρητικού υποβάθρου και των φαινομένων που παρουσιάζονται όταν υπάρχει ροή αέρα γύρω από κάποιο σώμα και ακολουθεί μια αναφορά για την ανάπτυξη κατάλληλων μεθόδων πρόβλεψης της διατάραξης της ροής γύρω από το οριακό στρώμα. Εν συνεχεία εξετάζεται η ροή που αναπτύσσεται γύρω από πτέρυγα υπερελαφρού αεροσκάφους σε διάφορους αριθμούς Reynolds ώστε να επιτευχθεί η περαιτέρω κατανόηση των φαινομένων που εμπλέκονται στην αλληλεπίδραση της ροής αέρα με το οριακό στρώμα γύρω από την πτέρυγα και ακολουθεί σύγκριση με τα πειραματικά δεδομένα που προέκυψαν από την αεροσήραγγα. Συγκεκριμένα, επικεντρωνόμαστε στην παρουσίαση των κατανομών της ταχύτητας και της πίεσης. Τα αποτελέσματα αυτά παρουσιάζονται και συζητούνται σε μια προσπάθεια να δοθεί μια σαφέστερη εικόνα των φυσικών μηχανισμών που διέπουν την μονοφασική ροή αέρα γύρω από αεροδυναμικά σώματα, σαν την πτέρυγα.
Abstract (translated): In the following study, we are going to analyse the aerodynamic behavior of the wing of an ultralight aircraft with a NACA23015 airfoil. The project is divided in two phases, the computational and experimental analysis .During the computational analysis we used ANSYS FLUENT program in order to run two different size wings using the Spalart -Allmaras and Standard k-ε turbulence models .The first wing was designed in real dimensions and it’s aerodynamic behavior was tested at a wind tunnel with dimensions 4.8m x 4.8m x 5m and in a wind speed of 7 m/s, using the Standard k-ε turbulence model. The second wing was designed in a scale of 1:10 of the real dimensions one and the aerodynamic computations were conducted in a wind tunnel with dimensions 48cm x 48cm x 50cm ,but this time in three different speeds of 7 m/s, 50 m/s and 100 m/s using the Spalart-Allmaras and Standard k-ε turbulence models.On the other side though, the experimental analysis took place in the laboratory. The already designed wing with 1:10 of the real wing dimensions was built by using a 3D printer. Afterwards, the specimen was tested in a wind tunnel with dimensions 48cm x 48cm x 50cm and airflow speed 7m/s. All of the above cases were examined in a different range of angles of attack, which is consisted of -4⁰, 0⁰, 4⁰, 8⁰, 12⁰, and 16⁰ degrees. Initially, an analysis of the theoretical background and phenomena that occur when there is airflow around a body is attempted, in order to develop appropriate methods for predicting the disturbance of the flow around the boundary layer. Later on, the developed air flow around the wing is surveyed by applying various Reynolds numbers, in order to understand more in depth the situation that occurs and engage the interaction of the airflow with the boundary layer around the wing. Furthermore, I compared the results I received from the computational as well as the experimental process and then I focused on presenting velocity and pressure distributions through contours. In conclusion these results are discussed in an effort to get a deeper understanding of the physical mechanisms that rule the single-phase airflow around aerodynamic bodies, such as the wing.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DT_M_TSAKOUMAKI_MARIA_246662.pdf3.05 MBAdobe PDFView/Open

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.