Bu sayısal çalışmada, boyutsuz bir kavram olan y plus değerinin NACA 4412 kanat profili kullanılarak tasarlanmış olan bir kanadın aerodinamik katsayı sonuçları üzerine olan etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, bir kanat tasarlanmış ve dış akış analizi sabit irtifa değerine göre yürütülmüştür. Bu dış akış analizleri için, bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) programı olan ve sonlu hacim metoduna göre problemleri çözen ANSYS Fluent programı kullanılmıştır. Sayısal çalışma için basınç-tabanlı metottan yararlanılmıştır. Böylelikle başlangıç y plus değerindeki değişimlerin bir sonucu olarak meydana gelen duvar üzerindeki katsayı farklılıkları en iyi şekilde hesaplanabilmiştir. Laminer-türbülanslı akış geçişlerinin olduğu akış problemlerini çözen en iyi modellerden biri olması nedeniyle bu çalışmada γ-Reθ SST türbülans modeli kullanılmıştır. 9 farklı y plus (1, 5, 10, 30, 45, 60, 75, 90, 105) değeri için duvar üzerindeki ilk eleman yükseklikleri (duvar üzerindeki en yakın katman) hesaplanmıştır. Bu ilk eleman yüksekliğine göre kanat üzerinde inflation katmanları ile hesap bölgesi boyunca 3 boyutlu kontrol hacimleri oluşturulmuştur. Daha anlaşılabilir olması için, her bir hesap bölgesi için oluşturulan kontrol hacimlerinin kalitesini ifade eden ortogonal kalite ile eğrilik değerleri sunulmuştur. Aynı kanat üzerindeki bu 9 farklı y plus değerine göre taşıma ve sürükleme katsayılarındaki değişimler grafiksel olarak belirtilmiştir. Bunlarla birlikte, elde edilen sonuçlar değerlendirilmiş ve literatürde de belirtildiği gibi γ-Reθ SST modeli kullanılarak aerodinamik kuvvetlerin hesaplanabilmesinin, başlangıç y plus değeri ile doğrudan orantılı olduğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, kanat üzerinde meydana gelen akış ayrılmalarının tespitinde ve akışın tekrar tutunmasının belirlenmesinde başlangıç y plus değerine bağlı olarak belirgin farklılıkların olduğu bu çalışma ile ortaya konulmuştur.
In this numerical study, the effects of the initial y plus, which is a dimensionless wall distance, on the results of aerodynamic coefficients of designed a wing using NACA 4412 airfoil are investigated. For this purpose, the wing is designed and external flow analysis is carried out according to constant altitude. ANSYS Fluent, which is a Computational Fluid Dynamics (i.e. CFD) program and solves the problems according to the Finite Volume Method (i.e. FVM), is used for external flow analysis. Pressure-based method is used for numerical studies. Thus, the differences of coefficients on the wall, which are the results of the change in the initial y plus, are calculated ideally. Because of one of the best methods to solve the problems on transition zone, γ-Reθ SST turbulence model is used for this study. Using this model for each analysis, first element heights (i.e. the distance to the nearest wall) are calculated according to 9 different y plus (i.e. 1, 5, 10, 30, 45, 60, 75, 90, 105). According to the first element heights, the inflation layers are created on the wing and the 3D control volumes are formed along the boundary region. To be more comprehensible, orthogonal quality-skewness values, expressing the quality of control volumes, are presented for each boundary. The changes in lift coefficients and drag coefficients on the same wing according to these 9 different y plus are presented numerically. In addition, obtained results are evaluated and as described in the literature, it is observed that to calculate the aerodynamic forces with the γ-Reθ SST turbulence model is directly proportional to the initial y plus. As a consequence, this paper demonstrates that there are obvious differences detection of separation and determination of reattach region of flow occurring on the wing according to the initial y plus.
Field : Fen Bilimleri ve Matematik; Mühendislik
Journal Type : Uluslararası
Relevant Articles | Author | # |
---|
Article | Author | # |
---|