بررسی و شبیه سازی عددی اثرات شکل های هندسی مختلف نوک پره اصلی بالگرد بر ضرایب آیرودینامیکی و جریان های چرخشی حول روتور

در این مقاله، اثرات شکل های هندسی مختلف نوک پره روتور اصلی بالگرد در پرواز ایستا، از دیدگاه آیرودینامیکی مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند. برای این منظور به موضوع ضرایب آیرودینامیکی، جریان های چرخشی و دنباله های گردابی ناشی از نوک پره های روتور پرداخته می شود. فرآیند شبیه سازی عددی با نرم افزار فلوئنت و به روش حجم محدود ضمنی انجام شده است. شبکه های مورد استفاده به صورت باسازمان می باشند. اعتبارسنجی با نتایج تجربی کارادونا و تانگ انجام شده است. در این تحقیق جریان آشفته، تراکم پذیر و لزج می باشد. باتوجه به نوع خاص جریان برای انتخاب مدل آشفته در نرم افزار فلوئنت، نتایج مدل های مختلف (رنس) برای یک روتور معروف با یکدیگر مقایسه و درنهایت مدل آشفتگی k-ε استاندارد برای شبیه سازی روی روتورهای مورد نظر انتخاب شده است. برای حل عددی معادلات حاکم بر جریان روش بالادست (رو) با دقت مرتبه دوم در نظر گرفته شده است. سپس سیزده مدل روتور با شکل ها هندسی مختلف نوک پره ارائه شده و نتایج مدل ها با یکدیگر مقایسه شده اند. این بررسی ها نشان می دهد که اگر افزایش ضریب پیش ران مهم باشد، ضریب پیش ران پره های برپ ۴، یوروکوپتر لبه آبی، نوک اکچوال، بالگرد بل-۲۱۴ و برپ ۳ نسبت به پره مستطیلی افزایش و اگر کاهش ضریب گشتاور مورد توجه باشد، ضریب گشتاور پره های بالگرد میل-۱۷، سیکورسکی RH-۵۳D، نوک مخروطی، بالگرد بل-۴۱۲، سیکورسکی SH-۳D و کومانچی RAH-۶۶ نسبت به پره مستطیلی کاهش یافته و برای پره های برپ ۳ و ۴، نوک اوجی و بالگرد بل-۲۱۴ بیشتر شده است.