Estimation of an airfoil drag at high angles of attack from PIV data

• Autorzy: Karr Austin M. , Stryczniewicz Wit

Identyfikatory

DOI

10.2478/TAR-2019-0003

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie oporu profilu lotniczego dla dużych kątów natarcia z danych pomiarowych uzyskanych metodą anemometrii obrazowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents application of Particle Image Velocimetry for determination of an airfoil’s drag coefficient in wind tunnel tests. The purpose of the study was to investigate the feasibility of using PIV as an alternative to pressure rake measurements, especially at high angles of attack. The integral momentum concept was applied for determination of fluid drag from experimental low speed wind tunnel data. The drag coefficient was calculated from velocity and pressure rake data for intermediate angles of attack from 5° to 10°. Additionally, the experimental results were compared to panel method results. After validating the procedures at low angles of attack, the drag coefficient was calculated at close to critical angles of attack. The presented study proved that PIV technique can be considered as an attractive alternative for drag coefficient determination of an airfoil.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie metody anemometrii obrazowej (PIV) do wyznaczenia współczynnika oporu profilu lotniczego. Celem badań było sprawdzenie możliwości zastosowania metody PIV jako alternatywy do pomiarów ciśnieniowych za pomocą sondy grzebieniowej, w szczególności dla dużych kątów natarcia. Opór profilu wyznaczono poprzez określenie straty pędu w śladzie z danych uzyskanych w eksperymentalnych badaniach tunelowych. Współczynnik oporu wyznaczono dla katów natarcia od 5° do 10° przy wykorzystaniu danych ciśnieniowych oraz prędkości uzyskanych metodą anemometrii obrazowej. Dodatkowo wyniki uzyskane z danych eksperymentalnych porównano z wynikami uznanymi metodą panelową. Po walidacji procedur dla średnich kątów natarcia metodykę zastosowano do wyznaczenia współczynników oporu dla kątów natarcia bliskich krytycznemu kątowi natarcia profilu. Przedstawione badania potwierdziły skuteczność zastosowania metody anemometrii obrazowej, jako alternatywy pomiarów ciśnieniowych, do wyznaczenia oporu profilu lotniczego w badaniach tunelowych.

Słowa kluczowe

EN

fluid drag; wind tunnel tests; high angles of attack; Particle Image Velocimetry

PL

opór aerodynamiczny; badania tunelowe; anemometria obrazowa

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 1 (254)
• Strony: 28--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Karr Austin M.

• The Ohio State University 201 W 19th Ave, Columbus, OH, United States

autor

Stryczniewicz Wit

• Aerodynamics Department, Institute of Aviation, Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Jeon Y. J., Earl T., Braud P., Chatellier L., David L., 2016, “3D Pressure Field around an Inclined Airfoil by Tomographic TR-PIV and Its Comparison with Direct Pressure Measurements”, 18th International Symposium on the Application of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanic, Lisbon, Portugal.
• [2] Oudheusden B. W. van, Scarano F., Roosenboom E. W. M., Casimiri E. W. F., Souverein L. J., 2007, “Evaluation of integral forces and pressure fields from planar velocity data for incompressible and compressible flows”, Experiments in Fluids, 43, pp. 153-162.
• [3] Pan B. and Li K., 2011, “A fast digital image correlation method for deformation measurement”, Optics and Lasers in Engineering, 49, pp. 841-847.
• [4] Terra W., Sciacchitano A., Scarano F., 2015, “Large-scale tomo-PIV for on-site drag analysis in speed sports”, Workshop on Non-Intrusive Measurements for unsteady flows and aerodynamics, Delft, the Netherlands.
• [5] Terra W., Sciacchitano A., Scarano F., Oudheusden B. W. van, 2018, Drag resolution of a PIV wake rake for transiting models, Experiments in Fluids 59.
• [6] Oudheusden B. W. van, Scarano F., Casimiri E.W.F., 2006, “Non-intrusive load characterization of an airfoil using PIV”, Experiments in Fluids 40, pp. 988-922.
• [7] Ashok A., Ragni D., Oudheusden B. W. van, Scarano F., PIV-based surface pressure and aerodynamic loads determination on a transonic airfoil, EWA International workshop, Delft, The Netherlands, 31.03-01.04.2008.
• [8] Albrecht T., Campo V. del, Weier T., Gerbeth G., 2012, Comparision of PIV-based Methods for Airfoil Loads Evaluation, 16 Int Symposium of Laser Techniques to Fluid Flow Mechanics, Lisbon, Portugal.
• [9] Rae W. H. and Pope A., “Low-Speed Wind Tunnel Testing”, John Wiley & Sons, 1984.
• [10] Raffel M., Willert C. E., Werely S. T., Kompenhans .J, “Particle Image Velocimetry: A Practical Guide”, Springer, 2007.
• [11] Theunissen R., Scarano F., Riethmuller M. L., (2007), “An adaptive sampling and windowing interrogation method in PIV”, Measurement Science and Technology, 18, 275.
• [12] http://www.xflr5.htm

Uwagi

PL

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