Numeryczna symulacja dwuwymiarowego, niestacjonarnego przepływu transonicznego

• Autorzy: Stalewski W.

Warianty tytułu

EN

Digital simulation of 2-D, non-stationary transonic flow

• Konferencja: Krajowe Forum Wiropłatowe (5 ; 17-18.10.2003 ; Warszawa, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodę numerycznej symulacji niestacjonarnego przepływu transonicznego wokół profilu lotniczego. Metoda oparta jest na sprzęgnięciu nielepkiego przepływu zewnętrznego z lepkim przepływem wewnątrz warstwy przyściennej rozciągającej się przy powierzchni profilu oraz wzdłuż śladu wirowego. Fizyczny model przepływu zewnętrznego bazuje na niestacjonarnym, pełnym równaniu potencjału, które rozwiązywane jest metodą różnic skończonych. Równania ściśliwej warstwy przyściennej rozwiązywane są w postaci całkowej jako układ równań różniczkowych zwyczajnych. Postać tego układu jest różna w zależności od charakteru przepływu w warstwie. W trakcie obliczeń dokonywana jest analiza przejścia laminarno-turbulentnego. Sprzęgniecie przepływu lepkiego wewnątrz warstwy z nielepkim przepływem zewnętrznym realizowane jest na bazie metody pół-odwrotnej. Praktyczna realizacja opracowanej metody - program komputerowy, umożliwia analizę transonicznego opływu profilu zarówno w warunkach w pełni niestacjonarnych jak i stacjonarnych. Program został opracowany jako moduł obliczeniowy pakietu oprogramowania rozwiązującego zagadnienia optymalizacji profili śmigłowcowych. Przedstawiono przykłady obliczeń testowych oraz porównano uzyskane wyniki z rezultatami badań eksperymentalnych.

EN

In the paper is presented a method of digital simulation of non-stationary transonic flow around an airfoil. The method h based on coupling of non-viscous external flow with viscous flow in the boundary layer located at the airfoil surface and along vortex track. Physical model of the external flow is based on non-stationary, complete equation of potential, which is solved with the use of finite difference method. Equations of compressive boundary layer are solved as integrals of a system of normal differential equations. The form of this equation system is various and depends on character of the flow in the boundary layer. Within calculations an analysis of laminar-turbulent transformation is being performed. Coupling of the viscous flow in the boundary layer with non-viscous external flow is based on a semi-reverse method. Practical realization of the elaborated method is a computer program, which enables an analysis of transonic flow around an airfoil both in completely non-stationary and stationary conditions. The program was elaborated as a computational module of a program package solving problems of optimization of helicopter airfoils. Examples of test calculations are presented and the obtained results are compared to results of experiments.

Słowa kluczowe

PL

symulacja numeryczna; przepływ transoniczny

EN

digital simulation; transonic flow

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2004
• Tom: Nr 2-3 (177-178)
• Strony: 72--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Stalewski W.

• Instytut Lotnictwa

Bibliografia

• [1] Cebeci T., Modeling And Computation of Boundry-layer Flows. Springer-Verlag. Berlin 1999.
• [2] Prosnak W.: mechanika płynów. PWN 1971.
• [3] Malone, J. B., Sankar, L. N.: Numerical Symulation of Two-Dimensional Unsteady Transonic Flows Using the Full Potential Equation. AIAA Journal, Vol. 22, No. 8, 1984.
• [4] Sankar L. N., Malone J. B., Tassa Y.: Steady Three-Dimensional Transonic Potential Flows. AIAA Journal, Vol. 20, No. 5, 1982.
• [5] Holst T. L.: Transonic Flow Computations Using Nonlinear Potential Methods. Prograss in Aerospace Sciences. Volume 36. Number 1. 200. pp. 1-61.
• [6] Holst T. L., Ballhaus Jr W. F.: Fast cinservative schemes for the full potential euation applied to transonic flows. AIAA Journal 1979, Vol. 17, pp. 145-152.
• [7] Stone H. L.: Iterative Solution of Implicit Approximation of Multi-Dimensional Partial Differential Equiations. SIAM Journal of Numerical Analysis. Vol. 5, No. 3, 1968.
• [8] Goradia S. H., Bennett J. A.: Methods for Analysisof Two-Dimensional Airfoils. Lockheed-Georgia Report ER-85-91. July 1966.
• [9] Stevens W. A., Goradia S. H., Braden J. A.: Mathematical Model For Two-Dimensional Multi-Componenet Airfoils In Viscous Flow. NASA Contractor Report. NASA CR-1843.
• [10] Schichting H.: Boundary Layer Theory. McGraw-Hill. new York 1979.
• [11] Granville P. S.: The Prediction of Transition From Bodies of Revolution. tenth Symposium Naval Hydrodynamics. US Goverment Printing Office, Washington 1974.
• [12] Joslin R. D.: Overview of laminar Flow Control. NASA/TP-1998-208705.
• [13] Cebeci, T., Smith A. M. O.: Analysis of Turbulent Boundary layers. Academic Press, NY, 1974.
• [14] Goradia S., Lyman V.: laminar stall Prediction and Estimate of CL(max). Joutnal Of Aircraft, Vol. 11, No. 9, Sep 1974.
• [15] Green J. E., Weeks D. J., Brooman W. F.: Prediction of Turbulent Boundary Layer and Wakes in Compressible Flow by Lag-Entrainment Method. Aeronauticla Research Council Report and Memoranda No. 3791, December 1972.
• [16] Lock R. C., Williams B. R.:Viscous-Inviscid Interactions In External Aerodynamics. Progres In Aerospace Sciences. Vol. 24, pp. 51-171, 1987.
• [17] Drela M., Giles B.:Viscous-Invisicid Analysis of transonic and low Reynolds Number Airfoils. AIAA Journal. Vol. 25, No. 10, pp. 1347-1355.
• [18] Le Balleur J. C.: A Semi-Implicit And Unsteady Numerical method of Viscous-Invisicid Interaction For Transonic Separated Flows. La Recherche Aerospatiale. No. 1984-1.
• [19] Dryja M., Jankowska J., Jankowski M.: Przegląd metod i algorytmów numerycznych. WNT. Warszawa 1982.
• [20] La Balleur J.C.: Strong Matching Method For computing Transonic Viscous Flows Including Wakes And Separations. Lifting Airfoils. La Recherche Aerospatiale. No. 1981-3.
• [21] Thwaites B.: Incompressible Aerodynamics. Clarendon Press. Oxford 1960.
• [22] Compendium of usteady aerodynamic measurement AGARD Advisoty report 702. August 1982.
• [23] Johansen J.: Unsteady Airfoil Flows with Application to Aeroelastic Stability. Risf-R-1116(EN). Risf National laboratory, Roskilde, Denmark. October 1999.
• [24] Reneaux J., Bezard H., Thibert J. J.: Etudes de profiles pour helicopters. La Recherche Aerospatiale. No. 3. 1995.