Целью исследований является автоматизация эксперимента, экспериментальное и расчетное определение величины подъемной силы, силы лобового сопротивления и отрывной зоны при обтекании профиля с вращающимся цилиндром и выдувом воздуха.
Выполнен
расчет обтекания профиля при помощи пакета газодинамического анализа
Flow
Simulation,
являющегося составной частью пакета SolidWorks
[1], который основывается на методе конечных элементов. Применение
этого пакета позволяет достаточно точно получать основные
характеристики профиля: Cx, Cy и др. А также визуализировать картину
обтекания профиля.
Рис. 1
Для достижения поставленной цели было выполнено:
- проектирование дренажной модели профиля GA(W)-1 [2] со съёмным вращающимся цилиндром в программном пакете Solid Works (рис. 1);
- изготовление модели с помощью 3D принтера;
-
математическое моделирование обтекания аэродинамического профиля
GA(W)-1
в вычислительном пакете Solid
Works
Flow
Simulation
(рис. 2);
- экспериментальное исследование обтекания модели профиля в аэродинамической трубе.
Рис. 2
Экспериментальная модель профиля с отклоненным закрылком и вращающемся цилиндром с выдувом струи через щель цилиндра, спроектирована таким образом, что позволяет провести автоматизированный эксперимент. Под автоматизированным экспериментом предполагается автоматическое изменение углов атаки модели и закрылка, снятие показаний с дифференциального электронного манометра в автоматическом режиме.
В работе рассмотрены основные особенности применения расчётного метода и результаты расчёта для профиля GA(W)-1.
Так на рис. 3 показано сравнение результатов математического моделирования расчёта аэродинамических характеристик профиля GA(W)-1 в вычислительном пакете Solid Works Flow Simulation с экспериментальными результатами [2]. Расчеты велись на персональном компьютере с процессором Intel Core i5, 2.3 ГГц, ОЗУ 4 Гб с общим количеством расчетных ячеек 941364. Время расчета одного угла атаки составило примерно 45 минут.
На
рис. 3 показано хорошее согласование расчетных и экспериментальных
данных [2] для аэродинамических характеристик профиля GA(W)-1
без закрылка. Незначительное расхождение между экспериментальными и
расчётными данными наблюдается на углах атаки близких к критическим.
Можно отметить, что оценка среднего квадратического отклонения в
Рис. 3
диапазоне углов атаки от -7 до +10 градусов составляет 2 % , а во всем диапазоне углов атаки, показанном на рис. 3, эта же величина равна 4 %. Таким образом, математическое моделирование в вычислительном пакете Solid Works Flow Simulation при использовании модели турбулентности k-Ɛ дает хорошо согласованный результат с экспериментом.
Литература:
Прохоренко В.П. SolidWorks. Практическое руководство. – М.: Бином, 2004. – 289 с.
Кашафутдинов С.Т., Лушин В.Н. Атлас аэродинамических характеристик крыловых профилей. – М.: Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина, 1994. – 74 с.