مطالعه عددی رشد یخ شبنم و روشن روی دهانه بال پهپاد

در این پژوهش رشد دو نوع یخ شبنم و روشن در طول دهانه بال یک پهپاد (UAV) مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین علت فیزیکی تشکیل این یخ ها روی سطح به همراه تاثیر یخ زدگی روی ضرایب آیرودینامیکی بال توسط روش عددی بررسی شد. برای این منظور، بال مستطیلی با مقطع ناکا۰۰۱۲ در زاویه حمله ۴ درجه، در دو دمای مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. از حلگر فشارمبنا و مدل آشفتگی یک معادله ای اسپالارت-آلماراس در نرم افزار تجاری استفاده شد. محاسبات در رینولدز ۱۰۶×۳ صورت گرفت. نتایج حاصل از الگوی رشد یخ حاکی از آن است که روی دهانه بال از ریشه تا میانه تفاوتی میان ضخامت یخ وجود نداشته ولی از قسمت میانه تا نوک، به علت افزایش سرعت جریان، میزان برخورد و تجمیع قطرات در ناحیه مذکور افزایش یافته که نتیجه آن افزایش ضخامت یخ می باشد. همچنین تحت شرایط یخ روشن، در نزدیک لبه فرار به علت رشد لایه مرزی، یخ تشکیل می شود. با انجام محاسبات مشابه درحالت غیرلزج و عدم رشد یخ در نزدیک لبه فرار، صحت این ادعا نیز ثابت شد. ازطرفی پدیده جریان القایی که روی نوک بال های سه بعدی به-وجود می آید، باعث برخورد قسمتی از قطرات به نوک بیرونی بال و درنتیجه رشد مقداری ناچیز یخ در ناحیه مذکور می شود. بعلاوه بررسی ضرایب برآ و پسا نشان داد که تشکیل یخ باعث افت عملکرد آیرودینامیکی بال می شود. همچنین این مطالعه نشان داد که افت عملکرد ناشی از یخ روشن به دلیل ایجاد شاخ روی سطح بال، بیشتر از یخ شبنم می باشد.

Keywords:

یخ زدگی بال , عملکرد آیرودینامیکی , تجمیع یخ , ضریب درگ , پرنده های بدون سرنشین