CFD analysis of rotor wake influence on rooftop helipad operations safety

• Autorzy: Dziubiński A.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1202199

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna wpływu strumienia podwirnikowego na bezpieczeństwo użytkowania lądowisk wyniesionych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In ihe following work a real design of helipad and two example helicopters data are used to illustrate the methodology of using CFD in prediction of helipad operation safety. The analysis is limited to cases of hover, where the influence of the main rotor wake is dominant. Both safety of helicopter and ihe on-deck helipad crew are taken into account, so the flow velocity on the helipad surface and pressure distribution are obtained as well as the wake - induced flow character near the well-shaped part of a building. The flow is solved using commercial code solving RANS equations with finite volume method. Spalart Allmaras turbulence model is used, since mainly the turbulent flow occurs on rotor wake, and flow is defined around blunt bodies. This method is proven to be useful for rotational fluid cases, and trimmed rotor modeling for hover near building cases. The results were used in design of the above mentioned helipad.

PL

W niniejszej pracy konstrukcja aktualnie projektowanego lądowiska oraz dane dwu przykładowych śmigłowców zostały użyte do zilustrowania metodologii używania obliczeniowej mechaniki płynów do określania bezpieczeństwa użytkowania takich lądowisk. Analiza jest ograniczona do przypadków zawisu, gdzie wpływ strumienia podwirnikowego jest dominujący. Tematem rozważań jest bezpieczeństwo załogi śmigłowca i personelu naziemnego, więc obliczono prędkość przepływu nad płytą lądowiska, rozkłady ciśnień, ale również sprawdzono przepływ indukowany przez strumień podwirnikowy nad obszarami o kształcie studni. Pola przepływu otrzymano przy użyciu oprogramowania analizującego układ równań Naviera-Stokesa (RANS), metodą objętości skończonych, przy użyciu modelu turbulencji Spalart-Allmaras, dlatego że strumień podwirnikowy jest turbulentny a przepływ następuje wokół obiektów o nieaerodynamicznych kształtach. Metoda jest sprawdzona dla przypadków przepływów wirowych z modelowaniem wpływu wytrymowanego wirnika, w symulacjach zawisu w pobliżu budynków. Rezultaty poniższych prac zostały użyte przy projektowaniu wyżej wspomnianego lądowiska.

Słowa kluczowe

EN

CFD; helicopter safety; helipad; rotor wake

PL

aerodynamika numeryczna; bezpieczeństwo lotu; lądowisko wyniesione; strumień zaśmigłowy

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 1 (242)
• Strony: 7--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fot., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Dziubiński A.

• Institute of Aviation, al. krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] ANSYS, 2014, "ANSYS Fluent 14.5 user's guide".
• [2] Dziubiński, A., Stalewski, W., and Żółtak, J., 2008, „Przykłady zastosowania pakietu Fluent™ w analizach bezpieczeństwa lotu śmigłowców," Prace Instytutu Lotnictwa, 194-195, s. 146-157.
• [3] Eurocopter, 2014, "Flight Manual of Eurocopter EC-135 P2+," after update.
• [4] Łusiak, T., Dziubiński, A., and Szumański, K., 2009, "Interference between helicopter and its surroundings, experimental and numerical analysis," TASK QURTAERLY, 13(4), pp. 379-392.
• [5] Helitech, 2014, "Geodetic and architectural information provided by company".
• [6] Sobczak, K., 2008, „Modelowanie wybranych przypadków lotu śmigłowca z wykorzystaniem oprogramowania FLUENT," Prace Instytutu Lotnictwa, 194-195, s. 158-165.
• [7] Swiderski, K., 2008, „Modelowanie numeryczne opływu budynków. Wpływ zjawiska konwekcji na pole przepływu," Prace Instytutu Lotnictwa, 194-195, s. 166-170.
• [8] Ruith, M. R., 2005, "Unstructured, Multiplex Rotor Source Model With Thrust And Moment Trimming - Fluent's VBM Model," Fluent WV COV TN293.
• [9] Wikipedia, 2014, „PZL W-3 Sokół," https://pl.wikipedia.org/wiki/PZL_W-3_Sokół.
• [10] Dziubiński, A., Grzegorczyk, K., and Żółtak, J., 2011, "CFD Analysis of External Armour Influence on a Helicopter Aerodynamic Characteristics," Transactions of the Institute of Aviation, 218, pp. 20-27.
• [11] Author's unpublished work.
• [12] Zhai, Z., Zhang, Z., Zhang, W., and Chen, Q., 2007, "Evaluation of various turbulence models in predicting airflow and turbulence in enclosed environments by CFD: Part-1: summary of prevent turbulence models," HVAC&R Research, 13(6).
• [13] Wiśniowski, W., „Instytut Lotnictwa-niestandardowa droga do sukcesu," Prace Instytutu Lotnictwa, 214, s. 33-39.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę