بررسی عملکرد آیرودینامیکی ملخ کوادکوپتر با زوایای حمله مختلف در شرایط جریان متقاطع
Keywords:
ملخ کوادکوپتر , مش بندی , آیرودینامیک , Fluent ANSYS , جریان متقاطعAbstract
کوادکوپترهای بدون سرنشین خود را به عنوان ابزاری ضروری در بخش‌های مختلف اقتصادی تثبیت کرده‌اند و به طور موثر در کاربردهایی مانند تصویر بردای جغرافیایی، نظارت بر زمین‌های کشاورزی، مأموریت‌های جستجو و نجات و غیره به کار گرفته می‌شوند. سهولت استفاده و قابلیت برخاستن و فرود عمودی از مزایای استفاده از کوادکوپتر ها می باشد ،کارایی و عملکرد آیرودینامیکی کوادکوپترها به شدت به طراحی ملخ ها و تعامل آیرودینامیکی آنها با بدنه و محیط و جریان های مختلف وارد بر کوادکوپتر بستگی دارد. به منظور بررسی محاسباتی این تعاملات از روش های شبیه سازی مختلفی استفاده می شود، مانند دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و روش شبکه گردابی ناپایدار (UVLM). از طریق چنین روش‌هایی، نیروهای رانش و گشتاورهای تولید شده پیش‌بینی می‌شوند و یک نمایش بصری از آشفتگی ای که پس از عبور کوادکوپتر در هوا باقی می ماند(wake turbulence) تولید می‌شود. پس از تجزیه و تحلیل داده های شبیه سازی، می توان طراحی ملخ ها را توسعه داد و بهبود بخشید و در نهایت کوادکوپترهای کارآمدتر با زمان پرواز طولانی تر و ظرفیت بار بالاتر را طراحی کرد ، در این مقاله در پی ادامه تحقیق Sanabria و بررسی عملکرد ملخ در شرایط جریان متقاطع با زوایای حمله متفاوت ابتدا از طریق تکنیک مش بیش از حد ، شبیه سازی ملخ را در جریان متقاطع انجام می دهیم طوری که زاویه حمله آن را با توجه به باد ورودی تغییر دهیم و به پیش بینی عملکرد آیرودینامیکی ملخ و ترسیم و تحلیل جریان های اطراف ملخ می پردازیم .
Downloads
References
1. Y. Lei and M. Cheng, "Aerodynamic Performance of Hex-Rotor UAVConsidering the Horizontal Airflow," Applieed Sciences, 2019.
2. C. Russel, J. Jung, G. Willink and B. Glasner, "Wind Tunnel and Hover Performance Test Results for Multicopter UAS Vehicles," NASA, 16 Mayo 2016. [Online]. Available: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160007399.pdf. [Accessed 2020].
3. C. Russel, G. Willink and C. Theodore, "Wind Tunnel and Hover Performance Test Results for Multicopter UAS Vehicles," NASA, 2018. [Online]. Available: https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Publications/files/Russell_1180_Final_TM_022218.pdf.
4. J. Brandt and M. Selig, "Propeller Performance Data at Low Reynolds Numbers," 4 Enero 2011. [Online]. Available: https://m-selig.ae.illinois.edu/pubs/BrandtSelig-2011-AIAA-2011-1255-LRNPropellers.pdf.
5. J. Brandt, R. Deters, G. Ananda and M. Selig, "UIUC Propeller Data Site," 29 Noviembre 2015. [Online]. Available: https://m-selig.ae.illinois.edu/props/propDB.html.
6. A.M. Perez Grodillo, J. S. Villegas Santos, O. D. Lopez Mejia, L. J. Suarez Collazos and J. A. Escobar, "Numerical and Experimental Estimation of theEfficiency of a Quadcopter Rotor Operating at Hover," energies, 26 Noviembre 2018.
7. J. Cespedes and O. Lopez, "Simulation and validation of the aerodynamic performance of aquadcopter in hover condition using overset mesh," Universidad de los Andes, Bogota.
8. J. Sanabria, "ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL FLUJO CRUZADO EN EL DESEMPEÑO AERODINAMICO DE UN ROTOR DE CUADRICÓPTERO," Universidad de los Andes.
9. ANSYS, "6.2.2 Mesh Quality," [Online]. Available: https://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/ug/node167.htm.
10. W. Johnson, Rotorcraft Aeromechanics, Nueva York : Cambridge University Press, 2013.
11. J. Stanislawski, "a comparison of helicopter main rotor features due to stiffness of rotor Blade-huB connection," transactions of the institute of aviation, vol. 250, pp. 114-131, 2018.
12. T. Carrol, "A DESIGN METHODOLOGY FOR ROTORS OF SMALLMULTIROTOR VEHICLES," Ryerson University, 2014. [Online]. Available: digital.library.ryerson.ca.
13. A.Kolaei, D. Barcelos and G. Bramesfeld, "Experimental Analysis of a Small-Scale Rotor at Various Inflow Angles," International Journal of Aereospace Engineering, 2018.
