Numerical investigation of the controllable wing stall caused by the air injection

• Autorzy: Pietrzak P. , Piechna J.

Identyfikatory

DOI

10.2478/meceng-2013-0013

Warianty tytułu

PL

Numeryczne badanie sterowanego oderwania przepływu spowodowanego przez dodatkowe strumienie powietrza z dysz umieszczonych na skrzydle

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents results of numerical investigation on a controllable airfoil flow separation phenomena practically applied in Formula One racing by a device called the F-duct. Separation is forced by air jets from slots located at different positions on the profile of the dual element wing and is intended to reduce aerodynamic drag. Slot position and the air jet velocity are the main parameters controlling the flow separation. The flow structure, surface pressure distribution, and the generated downwards lift and drag forces were investigated in this study. Two different flow separation structures have been recognised. Typically, wing stall is correlated with an increase in aerodynamic drag force. However, in the case of the finite wing with low aspect ratio, the induced drag is dominant and is proportional to the downforce. Therefore, flow separation on the wing increases the profile drag while simultaneously reducing the induced drag, resulting in a decrease in the total aerodynamic drag.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań numerycznych zjawiska sterowanego oderwania przepływu na płacie dociskowym praktycznie wykorzystywanym w wyścigach Formuły 1 przez urządzenie o nazwie F-duct. Oderwanie przepływu zostało spowodowane wprowadzeniem zaburzenia poprzez strumień powietrza ze szczeliny, co doprowadziło do zmniejszenia całkowitego oporu aerodynamicznego płata dociskowego. Pozycje szczeliny i prędkość powietrza z nich wyrzucanego były głównymi parametrami kontrolującymi oderwanie przepływu. Głównym przedmiotem badań były: struktura przepływu, rozkłady ciśnienia na powierzchni profilu oraz generowane siły nośna i oporu. Podczas badań zostały rozpoznane dwie różne struktury oderwania przepływu. Zazwyczaj oderwanie przepływu na płacie związane jest ze wzrostem oporu profilowego. Jednak w przypadku trójwymiarowym dla płata o skończonej rozpiętości występuje dodatkowy składnik oporu ciśnieniowego spowodowany pojawieniem się wirów krawędziowych. Opór ten jest proporcjonalny do współczynnika siły docisku. Eksperyment pokazał, że oderwanie przepływu występujące na płacie dociskowym zwiększa opór profilowy, ale jednocześnie zmniejszając opór indukowany co w konsekwencji prowadzi do zmniejszenia całkowitego oporu aerodynamicznego.

Słowa kluczowe

EN

F-duct; forced flow separation

PL

urządzenie F-duct; wymuszone oderwanie przepływu

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. LX, nr 2
• Strony: 199--217
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Pietrzak P.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Power and Aeronautical Engineering, 00-665 Warsaw, Nowowiejska 24

autor

Piechna J.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Power and Aeronautical Engineering, 00-665 Warsaw, Nowowiejska 24

Bibliografia

• [1] Katz J.: Race Car Aerodynamics. Designing for Speed. 2nd. ed. Cambridge, Bentley Publishers, 2006.
• [2] Piechna J.: Podstawy aerodynamiki pojazdów. Warszawa, Wydawnictwo Komunikacji i Łaczności, 2000.
• [3] Abbott I. H., von Doenhoff A. E.: Theory of Wing Sections. New York, Dover Publications, 1959.
• [4] Anderson J. J. D.: Fundamentals of Aerodynamics. 3rd. ed. New York, McGraw-Hill, 2001.
• [5] Went J. F.: Computational Fluid Dynamics an Introduction. 3rd. ed. Springer, 2009.
• [6] McLaren. http://www.mclaren.com/formula1/mp4-27. Internet web-site, accessed on 20/01/2013.