Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Flow control on helicopter – rotor blades via Active Gurney Flap

Stalewski W.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2018

|

Nr 1 (250)

93--113

EN

The Active Gurney Flap (AGF) is a small, flat tab cyclically deployed and retracted at lower surface of the rotor blade near its trailing edge. It is expected that the device may improve performance of modern helicopters. The main goal of presented investigations was to develop research methodology and next to use it in studies on phenomena occurring in the flow around helicopter-rotor blades equipped with AGF. Conducted CFD simulations aimed at validation of the developed methodology as well as at significant supplementing and extension of results of experimental research. Simplified sensitivity analysis has been conducted aiming at determination of geometric and motion-control parameters of the AGF, optimal from point of view of helicopter-performance improvement. Fully three-dimensional simulations of the rotor flight aimed at determination of flight conditions, in which the use of Active Gurney Flaps could significantly improve the rotorcraft performance.

PL

Aktywna Klapka Gurneya to niewielka, płaska płytka cyklicznie wysuwana i chowana prostopadle do dolnej powierzchni łopaty wirnika śmigłowca, ulokowana zazwyczaj w pobliżu krawędzi spływu łopaty. Zakłada się, że urządzenie może poprawić osiągi nowoczesnych helikopterów. Głównym celem prezentowanych badań było opracowanie odpowiedniej metodologii, a następnie użycie jej w badaniach zjawisk aerodynamicznych zachodzących w opływie łopat wirnika śmigłowca, wyposażonych w poruszające się klapki Gurneya. Przeprowadzone symulacje przepływu miały na celu walidację opracowanej metodyki, a także znaczne jej ulepszenie i rozbudowę, m.in. w oparciu o dostępne wyniki badań eksperymentalnych. Analiza wrażliwości została przeprowadzona w oparciu o uproszczoną 2/2,5-wymiarową analizę przepływu i miała ona na celu określenia parametrów geometrycznych i sterowania, optymalnych z punktu widzenia poprawy osiągów śmigłowca. W pełni trójwymiarowe symulacje lotu wirnika miały na celu określenie stanów lotu śmigłowca, w których zastosowanie Aktywnych Klapek Gurneya mogłoby istotnie polepszyć osiągi wiropłata.

2

Influence of membrane amplitude and forcing frequency on synthetic jet velocity

Kurowski M., Doerffer P.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2015

|

Vol. 19, No 2

111-120

EN

This paper presents the results of numerical investigations of a synthetic jet actuator for an active flow control system. The Moving-Deforming-Mesh method as a boundary condition is used to capture the real physical phenomenon. This approach allows precise investigation of the influence of the membrane amplitude, the forcing frequency and cavity effect on the jet velocity. A synthetic jet actuator is simulated using a membrane perpendicular to the surface arrangement. Two cases are investigated to maximize the jet velocity – an actuator with one and two membranes in a cavity. Two main forcing frequencies can be specified in the synthetic jet actuator application. One corresponds to the diaphragm natural frequency and the other corresponds to the cavity resonant frequency (the Helmholtz frequency). This study presents the results of actuators operating at the two abovementioned forcing frequencies. The simulation results show an increase in the jet velocity as a result of an increase in the membrane peak-topeak displacement. This study was a preliminary study of the synthetic jet actuator for single and double membrane systems. The optimization process of the synthetic jet actuator geometry and parameters is ongoing. Numerical results obtained in these investigations are to be validated in the experimental campaign.

3

Development of active composite aerofoil for assessment of novel flow control concepts

Koschichow R., Holeczek K., Koschichow D., Rüdiger F., Kostka P., Langkamp A., Fröhlich J., Modler N.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 3

146--151

EN

In this paper, an investigation of the dynamic effects of the low-amplitude, high-frequency excitation of a composite aerofoil by means of integrated actuators on the flow is presented. For this purpose, a well-established elastic NACA 64-418 profile was manufactured from a glass fibre reinforced epoxy resin with integrated active elements. The modal properties of the profile were optimized during the design process in such a way that the spatial distribution of nodes and antinodes of the profile is potentially advantageous for the influence of the flow behaviour around the profile. Additionally, the respective eigenfrequency of the profile should be high enough to efficiently influence the flow. The first numerical and experimental results confirm that the aimed modal properties could be obtained. The optimized profile design has been implemented in the resin transfer moulding manufacturing process and selected low-profile actuating elements were applied after fibre-reinforced plastics consolidation on the inner surface of the NACA profile. The applicability of the proposed flow control approach will be evaluated in detail in a specially developed flow channel in further investigations.

PL

W pracy przedstawiono badania dynamicznego wpływu niskoamplitudowego, wysokoczęstotliwościowego pobudzenia za pomocą zintegrowanych w kompozytowy profil lotniczy elementów wykonawczych na opływające profil medium. W tym celu dobrze poznane profile typu NACA 64-418 zostały wytworzone z materiału kompozytowego na bazie żywicy epoksydowej wzmocnionej włóknami szklanych i wyposażone w zintegrowane elementy wykonawcze. Parametry modalne profili zoptymalizowano w procesie projektowania w taki sposób, iż przestrzenne rozmieszczenie węzłów i strzałek profilu ma potencjalnie korzystny wpływ na opływające go medium. Dodatkowo, odpowiadająca tej postaci częstotliwość własna profilu musi być wystarczająco wysoka, aby efektywnie wpływać na przepływ. Pierwsze numeryczne i eksperymentalne wyniki potwierdzają możliwość uzyskania zamierzonych parametrów modalnych. Do wytworzenia zoptymalizowanej konstrukcji profilu wykorzystano technologię RTM (ang. Resin Transfer Moulding). Po skonsolidowaniu profilu wybrane cienkie elementy wykonawcze zostały zaaplikowane na wewnętrznej powierzchni profilu NACA. Możliwość zastosowania proponowanego podejścia do kontroli przepływu medium będzie określana szczegółowo w dalszych badaniach w specjalnie skonstruowanym kanale przepływowym.

4

Computational investigations of active flow control on helicopter - rotor blades

Stalewski W., Sznajder K.

Journal of KONES

|

2014

|

Vol. 21, No. 2

281--288

EN

The paper presents results of the first stage of the research conducted within the frames of Active Rotor Technologies, which is the dynamically developed sub-domain of Rotorcraft Engineering. The research concerned a computational modelling and investigations of new solutions aiming at improvement of performance of modern helicopters and their environmental impact, by active control of operation of their rotors. The paper focuses on one of such solutions applied for the active control of airflow around helicopter-rotor blades. This solution is the Active Gurney Flap – a small, flat tab located at a pressure side of rotor blade near its trailing edge, which is cyclically deployed and stowed during rotation cycles of the blade. The Active Gurney Flap seems to be very promising solution which will enable helicopters to operate with reduced power consumption or reduced main rotor tip speed whilst preserving current flight performance capabilities, especially in terms of retreating blade stall. The newly developed methodology of computational modelling of active-flow-control devices, like Active Gurney Flap, applied for enhance a helicopter performance and improve its environmental impact, has been presented. Development of the methodology was the challenging task, taking into account strongly unsteady character of modelled phenomena and large differences of scales in both the space and time domain, where very small, dynamically deflected tab strongly influences the flow around rotating, large main rotor. Exemplary CFD simulations, presented in the paper, have been conducted to validate developed methodology.

5

Non-symmetrical boundary layer suction in a compressor cascade

Liesner K., Meyer R., Schulz S.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2012

|

Vol. 50 nr 2

455-472

EN

In order to simulate non-symmetrical boundary layer suction in an annular compressor, a cascade investigation has been performed with single-sided suction slots only. A preceding investigation had revealed a high potential for loss reduction by two different types of boundary layer suction. The experimental investigation was performed with five NACA 65-k48 stator blades at the design Mach number of 0.67 and Reynolds number of 560.000. The two investigated suction geometries are a narrow slot following the design of Peacock and a wider slot of own origin, both slots are positioned on one side of the passage only. The Peacock slot is placed in the corner between suction side of the vane and the side wall, the wider slot is positioned from suction side to pressure side following the side wall’s flow detachment line. With half the suction rate of the preceding investigation the efficiency of the cascade could still be enhanced. In the case with 2.5% suction rate the total pressure loss coefficient of the full passage was decreased by 13%, in the case with 1% suction rate the loss coefficient was decreased by even 10%. The outflow of the cascade is as expected no more symmetrical and the one sided suction has no large impact on the flow of the opposite side of the passage.

PL

W pracy przeprowadzono symulację problemu zasysania czynnika w niesymetrycznej warstwie przyściennej sprężarki, analizując kaskadę z jednostronnymi wlotami ssącymi. Badania poprzedzające ujawniły wysoki potencjał w ograniczaniu strat przy zastosowaniu dwóch różnych rozwiązań sposobu zasysania w warstwie przyściennej. Doświadczenia przeprowadzono, używając pięciu łopatek kierownicy sprężarki NACA 65-K48 projektowanej do przepływu przy prędkości 0.67Ma i liczby Reynoldsa 560000. Geometria obydwu rozwiązań zasysania wykorzystuje projekt wąskiej szczeliny wlotowej R.E. Peacocka oraz projekt własny szczeliny szerszej, przy czym obydwa typy umiejscowiono wyłącznie po jednej stronie kanału przelotowego. Szczelinę Peacocka umieszczono w rogu pomiędzy stroną ssącą łopatki oraz ściany, natomiast szczelina szeroka pokrywa obszar od strony ssącej do sprężającej wzdłuż linii odrywania przepływu. Przy tempie zasysania stanowiącym połowę wydatku stosowanego w poprzedzających badaniach nadal odnotowano możliwość zwiększenia sprawności kaskady. Przy spadku tempa ssania do 2.5%, współczynnik całkowitych strat ciśnienia zmalał o 13%, natomiast dla dalszego spadku do 1% współczynnik ten zmniejszył się o 10%. Zgodnie z oczekiwaniami wypływ z kaskady utracił symetrię, a zasysanie jednostronne nie zmieniło znacząco charakteru przepływu na przeciwnej stronie kanału przelotowego.