شبیه سازی عددی و بررسی عملکرد آیرودینامیکی پره های الهام گرفته شده از بال حشرات

یکی از روش های قابل استفاده در بهبود عملکرد آیرودینامیکی پره های پرنده های بدون سرنشین کوچک، الهام از بال گونه های متفاوت از جانوران مانند پرندگان و حشرات است. پژوهش حاضر به بررسی عملکرد آیرودینامیکی پره های الهام گرفته شده از بال حشرات می پردازد و تاثیرات شکل پره ها بر نیروی پیشران، گشتاور و بازدهی پره ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش از شکل بال چهار گونه حشرات شامل همیپترا، اورتوپترا و نئوروپترا الهام گرفته شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از تکنیک قاب مرجع متحرک ( Multiple Reference Frame ) و مدل سازی آشفتگی k-ω SST در شرایط هاور و در بازه ی سرعت دورانی ۴۰۰۰ تا ۸۰۰۰ دور بر دقیقه برای پره با قطر ۲۴/۰ متر و ایرفویل Eppler E۶۳ تعریف شده است. اعتبار سنجی نتایج شبیه سازی عددی با استفاده از نتایج تجربی بر روی پره DJI Phantom ۳ انجام شده است و نتایج با دقت قابل قبولی با نتایج دیگران ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که پره های الهام گرفته شده، دارای نیروی پیشران بیشتر و در یک نیروی ثابت، پره های الهام گرفته شده دارای سرعت دورانی کمتری هستند. پره نئوروپنرا با در نظر گرفتن معیار بازدهی پره، با ۷۴/۶ درصد بهبود نسبت به پره DJI Phantom ۳ دارای بهترین عملکرد است.

Keywords:

شبیه سازی عددی , الهام از طبیعت , آیرودینامیک پره ها , سازه های پرنده بدون سرنشین کوچک , عملکرد پره ها