نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، برق و کامپیوتر، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، برق و کامپیوتر دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

چکیده

الگوگیری از بال پرندگان و نحوه‌ی پرواز آن‌ها از دیرباز موضوعی جذاب برای بشر بوده است. در سالیان اخیر به‌دلیل پیدایش برخی مواد و عملی‌کردن الگوگیری از پرواز پرندگان، بال‌های شکل‌پذیر تغییر شگرفی در موضوعات علمی پیرامون وسایل نقلیه‌ی هوایی ایجاد کرده‌اند. مطالعه‌ی عددی آیرودینامیکی و هواصوتی یکی از حالات شکل‌پذیری (پیچش حول محور طولی) این نوع بال‌ها هدف این مطالعه، بررسی پارامترهای آیرودینامیکی و هواصوتی یک بال شکل‌پذیر در حالت پیچش  برای یک هندسه‌ی شبیه به پهپاد شاهد- 129 می‌باشد. از دیگر اهداف، معرفی یک روش نوین با استفاده از محرک‌ها برای تغییرشکل بال مورد نظر است. برای این منظور، علاوه بر حل معادلات متوسط‌گیری رینولوز شده‌ی حاکم بر جریان مغشوش، برای محاسبه تنش‌های رنیولوز ظاهر شده در این معادلات، با فرض لزجت‌گرایی بوزینسک(Boussinesg) ،  از مدل اغتشاشی k- ω- SST برای تعیین لزجت مغشوش بهره‌گرفته شده‌است. این معادلات با استفاده از نرم‌افزار تجاری فلوئنت ویرایش... حل گردیده‌‌اند. نتایج شبیه‌سازی بیان‌گر آن است که با افزایش زاویه‌ی پیچش و زاویه‌ی حمله تا 15 درجه، ضریب برآ و پسا افزایش می‌یابند. همچنین، در زاویه‌ حمله‌های یکسان، با افزایش زاویه‌ی پیچش، رشد گردابه‌ها زیادشده و منجر به افزایش کم ضریب برآ در زوایای پیچش بالا می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Aerodynamic/Aeroacoustic Numerical Simulation and Manufaturing of a Sample Morphing Wing in Twisted Mode

نویسندگان [English]

  • Reza Harbi Monfared 1
  • Mohammad Taeibi Rahni 2
  • Masoud Zareh 3

1 Ph.D. Student, Department of Mech., Elec., and Comp. Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Professor, Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran

3 Assistant Professor, Department of Mech, Elec, and Comp. Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Inspiring from bird’s wings and flights has long been a fascinating subject. In recent years, due to advent of materials and implementation of bird’s flights, use of morphing wings have created considerable changes in scientific issues related to air vehicles. In this article, for the first time, aerodynamic and aeroacoustic studies of a type of (twist) morphing wing are performed. The main pupose of this article is to numerically investigate aerodynamics and aeroacoustics of a twisted morphing wing for a geometry similar to Shahed- 129 UAV. In the manufaturing part of this article, a new method is introduced, which uses actuators to change the wing’s shape. In this article, k- ω- SST modeling for turbulent flow and Fluent software were used. Our results show that with increase of twist angle and attack angle of up to 15 degrees, both lift and drag increase. In addition, at the same angle of attack, for high twist angles, increasing twist angle increases the growth of vortices, causesing a small increase in lift coefficient.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aerodynamics
  • Aeroacoustics
  • Morphing
  • Wings
  • Drone
  • Actuators
[1]       U. Ingard, Notes on acoustics. Laxmi Publications, Ltd., 2010.
[2]       M. Ghommem, M. R. Hajj, P. S. Beran, and I. K. Puri, "Role of wing morphing in thrust generation," Theoretical and Applied Mechanics Letters, vol. 4, no. 3, p. 032003, 2014.
[3]       M. Sinapius, H. P. Monner, M. Kintscher, and J. Riemenschneider, "DLR's morphing wing activities within the European network," Procedia Iutam, vol. 10, pp. 416- 426, 2014.
[4]       R. M. Ajaj, C. S. Beaverstock, and M. I. Friswell, "Morphing aircraft: The need for a new design philosophy," Aerospace Science and Technology, vol. 49, pp. 154- 166, 2016.
[5]       G. Jodin et al., "Dynamics of a hybrid morphing wing with active open loop vibrating trailing edge by time- resolved PIV and force measures," Journal of Fluids and Structures, vol. 74, pp. 263- 290, 2017.
[6]       G. Amendola, I. Dimino, A. Concilio, R. Pecora, F. Amoroso, and M. Arena, "Morphing Aileron," in Morphing Wing Technologies: Elsevier, 2018, pp. 547- 582.
[7]       D. Li et al., "A review of modelling and analysis of morphing wings," Progress in Aerospace Sciences, vol. 100, pp. 46-62, 2018.
[8]       M. M. Yazik and M. Sultan, "Shape memory polymer and its composites as morphing materials," in Failure Analysis in Biocomposites, Fibre- Reinforced Composites and Hybrid Composites: Elsevier, pp. 181- 198, 2019.
[9]       H. Fengqian, T. Tao, G. Yuan, L. Yimeng, Y. Shenghui, and L. Jian, "Continuous morphing trailing- edge wing concept based on multi-stable nanomaterial," Chinese Journal of Aeronautics, vol. 34, no. 7, pp. 219- 231, 2021.
[10]     K. Zi, L. Daochun, J. Xiang, and C. Cheng, "Delaying stall of morphing wing by periodic trailing- edge deflection," Chinese Journal of Aeronautics, vol. 33, no. 2, pp. 493- 500, 2020.
[11]     Shahed- 129 [Online]. Available: Http://Www.Vaja.Ir/Portal/Home
[12]     S. Barbarino, O. Bilgen, R. M. Ajaj, M. I. Friswell, and D. J. Inman, "A review of morphing aircraft," Journal of intelligent material systems and structures, vol. 22, no. 9, pp. 823- 877, 2011.
[13]     S. T. C. K. A. Hoffman, "Computational Fluid Dynamics," Engineering Education System, vol. 2, no. 14, pp. 28- 29, 2000.
[14]     B. Mühlbauer et al., "Evaluation of the RPM- CN approach for broadband combustion noise prediction," in 15th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (30th AIAA Aeroacoustics Conference), 2009, p. 3285.
[15]     J. E. Ffowcs Williams and D. L. Hawkings, "Sound generation by turbulence and surfaces in arbitrary motion," Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, vol. 264, no. 1151, pp. 321- 342, 1969.
[16]     I. Proudman, "The generation of noise by isotropic turbulence," Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, vol. 214, no. 1116, pp. 119- 132, 1952.
[17]     G. M. Lilley, "The radiated noise from isotropic turbulence revisited," Institute For Computer Applications In Science And Engineering Hampton VA1993.
[18]     S. Sarkar and M. Y. Hussaini, "Computation of the sound generated by isotropic turbulence," 1993.
[19]     M. Ghods, "Theory of Wings and Wind Tunnel Testing of a NACA 2415 Airfoil," Technical Communication for Engineers, University of British Columbia, 2001.
[20]     M. S. Genç, İ. Karasu, H. H. Açıkel, M. T. Akpolat, and G. Özkan, "Acoustic control of flow over NACA 2415 aerofoil at low Reynolds numbers," Sustainable Aviation: Energy and Environmental Issues, pp. 375- 420, 2016.
[21]     A. Esmaeilpour, "Arzyabi Amalkard ModelhayemJaryan Ashofte B- L, K- ε, S- A, k- ω, SST," MS.C, Sharif University, 1389 (in Persion).