Wyznaczanie opływu profilu i sił aerodynamicznych działających na profil poruszający się ruchem trzepoczącym metodą cząstek wirowych

• Autorzy: Kozłowski Tomasz , Kudela Henryk
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych efektów aerodynamicznych, które powstają w ruchu trzepoczącym. Wybrano kinematykę właściwą dla małych owadów, które poruszają się w zakresie małych liczb Reynoldsa. Aby uchwycić zjawiska fizyczne decydujące o powstawaniu siły nośnej, model ruchu trzepoczącego został uproszczony. Zagadnienie zredukowano do dwóch wymiarów, natomiast skrzydło zastąpiono elipsą. W zakresie małych liczb Reynoldsa pole wirowości wokół profilu jest uporządkowane i wytwarzane w sposób okresowy. Do precyzyjnego śledzenia pola wirowego najwygodniej jest wykorzystać metody wirowe, dlatego w obecnej pracy zastosowano metodę cząstek wirowych typu „Wir w Komórce”. Metodę cząstek wirowych sformułowano dla zagadnień w obszarach o nieregularnych kształtach, wykorzystując technikę odwzorowania konforemnego.

Słowa kluczowe

PL

metoda cząstek wirowych; ruch trzepoczący; siła nośna; przeciągnięcie dynamiczne; wir krawędzi natarcia

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Zeszyty Energetyczne
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 4
• Strony: 23--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kozłowski Tomasz

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Technologii Energetycznych, Turbin i Modelowania Procesów Cieplno-Przepływowych

autor

Kudela Henryk

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Technologii Energetycznych, Turbin i Modelowania Procesów Cieplno-Przepływowych

Bibliografia

• [1] Cottet G.H., Koumoutsakos P., Vortex Methods Theory and Practice, Cambridge University Press, Cambridge, 2000.
• [2] Cottet G.H., Poncet P., Advances in direct numerical simulations of 3d wall-bounded flows by vortex-in-cell methods, J. Comput. Phys., 193, 136-158, 2003.
• [3] Dickinson M.H., Gotz K.G., Unsteady aerodynamics performance of model wings at low Reynolds number, J. Exp. Biol., 174, 45-64, 1992.
• [4] Eldredge J.D., Efficient tools for the simulation of flapping wing flows, AIAA Paper, 2005-0085, 2005.
• [5] Ellington C.P., The vortex wake of a hovering model hawkmoth, Philosophical Transactions of the Royal Society of London B, 352, 317-328, 1997.
• [6] Godoy-Diana R., Marais C., Aider J.L., Wesfreid J.E., A model for the symmetry breaking of the reverse Benard-von Karman vortex street produced by a flapping foil, J. Fluid Mech., 622, 23-32, 2009.
• [7] Gustafson K.E., Leben R., Freymuth P., Visualization and computation of hovering mode, Vortex methods and vortex motion, 143-169, 1991.
• [8] Jones K.D., Dohring C.M., Platzer M.F., Wake structures behind plunging airfoils: A comparison of numerical and experimental results, AIAA Paper, 1996-0078, 1996.
• [9] Kozłowski Т., Kudela H., Transitions in the vortex wake behind the plunging profile, Fluid Dyn. Res., 46, No. 6, 2014.
• [10] Kudela H., Kozlowski T., Vortex in cell method for exterior problems, J. Theor. Appl. Mech., 47, 779-796, 2009.
• [11] Kudela H., Malecha Z.M., Viscous flow modelling using the vortex particle method, TASK Quarterly, 13, 15-32, 2009.
• [12] Marden J.H., Maximum lift production during takeoff in flying animals, J. Exp. Biol., 130, 235-258, 1987.
• [13] Peskin Ch.S., Miller L.A., When vortices stick: an aerodynamic transition in tiny insect flight, J. Exp. Biol., 207, 3073-88, 2004.
• [14] Sagredo B. Moment conserving Cardinal Splines Interpolation of Compact Support for Arbitrarily Spaced Data, Research Report No. 2003-10, Zurich Switzerland, 2003.
• [15] Sane S.P., The aerodynamics of insect flight, J. Exp. Biol., 206, 4191-4208, 2003.
• [16] Schnipper T., Andersen A., Bohr T., Vortex wakes of a flapping foil, J. Fluid Mech., 633, 411-423, 2009.
• [17] Sfakiotakis M., Lane D.M., Davies J.B.C., Review of fish swimming modes for aquatic locomotion, IEEE Journal of Oceanic Engineering, 24, 1999.
• [18] Shyy W., Lian Y., Tang J., Viieru D., Liu H., Aerodynamics of Low Reynolds Number Flyers, Dover Publications, Cambridge University Press, 2008.
• [19] Tang J., Viieru D., Shyy W., Effects of Reynolds number and flapping kinematics on hovering aerodynamics, AIAA J., 46, 967-976, 2007.
• [20] Tritton D.J., Physical Fluid Dynamics, Van Nostrand Reinhold, 1977.
• [21] Weis-Fogh T., Quick estimates of flight fitness in hovering animals including novel mechanism for lift generation, J. Exp. Biol., 59, 169-230, 1973.
• [22] Wang Z.J., Two dimensional mechanism for insect hovering, Phys. Rev. Lett., 85, 2216-9, 2000.
• [23] Wang Z.J., The role of drag in insect hovering, J. Exp. Biol., 200, 4147-55, 2004.
• [24] Wang Z.J., Birch J.M., Dickinson M.H., Unsteady forces and flows in low Reynolds number hovering flight: two-dimensional computations vs robotic wing experiments, J. Exp. Biol., 207, 449-460 2007.
• [25] E W., Liu J.G., Vorticity boundary conditions and related issues for finite difference schemes, J. Comp. Phys., 66, 368-382, 1996.
• [26] Wu J.Z., Ma H., Zhou M., Vorticity and Vortex Dynamics, Springer, 2005.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).