CFD analysis of agricultural aircraft aerodynamic characteristics

• Autorzy: Dziubiński A. , Jaśkowski P. , Seredyn T.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1229486

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna własności aerodynamicznych samolotu rolniczego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work is a preliminary part of project concerning the water droplets simulation in agricultural aircraft wake. The CFD results of flow calculation resulting in the aerodynamic characteristics of typical agricultural aircraft, on the example of PZL-106 “Kruk”, are presented in an operational range of the angle of attack and the sideslip angle. To obtain those characteristics a commercial RANS code was used. The two commonly utilized turbulence models: K-w SST and Spalart-Allmaras are compared in terms of quantitative and qualitative results, especially in range of parameters when a flow separation occurs. The conclusions about range of use for both models are withdrawn. In order to obtain the flight configuration and conditions for final crop dusting simulation, the complete steady aerodynamic properties of the aircraft have been calculated, described and are available for other studies. Where available, the characteristics are compared with the experimental results. The results are also provided in form of distribution on the predefined aircraft parts, which is hard to obtain with the use of wind tunnel tests.

PL

Praca stanowi część prac przygotowawczych do analiz ruchu kropel wody w zaburzeniu za samolotem rolniczym w trakcie oprysku. Zamieszczono tu rezultaty symulacji numerycznych opływu wokół typowego samolotu rolniczego. Używając jako przykładu samolotu PZL-106 „Kruk" otrzymano charakterystyki aerodynamiczne w funkcji kąta natarcia i kąta ślizgu dla użytkowych zakresów tych parametrów. Do obliczeń użyto komercyjnego kodu z zakresu obliczeniowej mechaniki płynów, który rozwiązywał równania Naviera - Stokesa metodą uśrednień Reynoldsa (RANS), wykorzystując przy tym dwa modele turbulencji: K-w SST oraz Spalart- Allmaras. W pracy porównano oba te modele i przedstawiono wnioski co do zakresu ich zastosowania. W celu uzyskania prawidłowej konfiguracji przelotowej w trakcie oprysku otrzymano drogą obliczeniową kompletne statyczne charakterystyki aerodynamiczne badanego samolotu. Gdzie było to możliwe, porównano je z posiadanymi wynikami eksperymentalnymi. Wyniki te są przedstawione również w postaci udziałów poszczególnych elementów płatowca, które trudno byłoby uzyskać na drodze eksperymentu tunelowego.

Słowa kluczowe

EN

CFD; agricultural aircraft; turbulence model

PL

aerodynamika numeryczna; samolot rolniczy; model turbulencji

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4 (245)
• Strony: 312--337
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fot., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Dziubiński A.

• Centre of New Technologies, Institute of Aviation, Al. Krakowska 110/114,02-256 Warsaw, Poland

autor

Jaśkowski P.

• Design Analysis & Calculation Group, PZL „Warszawa - Okęcie" S.A. Airbus Defence & Space

autor

Seredyn T.

• Applied Science Faculty, Polish Air Force Academy, Dęblin, Poland

Bibliografia

• [1] W. K., 1981, „PZL-106A Kruk", Technika Lotnicza i Astronautyczna, 5/81, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warsaw, pp. 15-16.
• [2] „PZL-106BT-601 Turbo Kruk", Technika Lotnicza i Astronautyczna, 4-5/86, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warsaw, pp. 14-16.
• [3] Glass A. et al., 2004, „Problemy rozwoju samolotu PZL-106 Kruk", Polska Technika Lotnicza - Materiały Historyczne (4/2004), from http://www.smil.org.pl/ptl/wyklady/04_PZL-106 Kruk.pdf
• [4] PZL Warszawa Okęcie S. A., 2014, CAD Geometry of „Turbo Kruk", Warsaw.
• [5] ANSYS, „ANSYS Fluent 14.5 User's guide".
• |6] Dziubiński, A., Stalewski, W. and Zółtak, J., 2008, „Przykłady zastosowania pakietu Fluent ™ w analizach bezpieczeństwa lotu śmigłowców". Prace Iastytutu Lotnictwa, 194-195, pp. 146-157.
• [7] Łusiak, T, Dziubiński, A. and Szumański, K., 2009, "Interference between helicopter and its surroundings, experimental and numerical analysis", TASK Quarterly, 13(4), pp. 379-392.
• [8] Sobczak, K., 2008, „Modelowanie wybranych przypadków lotu śmigłowca z wykorzystaniem oprogramowania FLUENT'., Prace Instytutu Lotnictwa, 194-195, pp. 158-165.
• [9] Szafran, K., Shcherbonos, O. and Ejmocki, D., 2014, "Effect of duct shape on ducted propeller thrust performance". Transactions of the Institute of Aviation. 4(237), pp. 85-91.
• [10] Sieradzki, A., Dziubiński A. and Galiński C., 2016, „Performance Comparison of the Optimized Inverted Joined Wing Airplane Concept and Classical Configuration Airplanes", Archive of Mechanical Engineering, 63(3), pp. 455-470.
• [11] „Air Tractor Inc AT-802, VH-ODL", Aviation safety investigations & reports, Australian Transport Safety Board", from https://www.atsb.gov.au/publications/investigation_reports/1998/aair/aairl99800640
• [12] Błaszczyk P., Goetzendorf-Grabowski T., Goraj Z., and Sznajder J., 1998, „Modeling of Unsteady Flow about a Fire Fighting Aircraft Dropping the Water Bomb", 36th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, NV, U. S. A
• [13] photo courtesy of PZL Warszawa - Okęcie.
• [14] Kacprzyk, J., 1974 „Badania aerodynamiczne modelu samolotu PZL-106-U04-SK", report of IoA no. 27/PR/74, Warsaw.

Uwagi

EN

The work has been supported by Innovative Eeonomy Operational Program of National Ministry of Development in frames of the "Development and Production Implementation of „Kruk" Agricultural Aircraft Family", UDA PO1G.01.04.00-14-214/11-00.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).