بررسی عددی تنش ها و کرنش های ایجاد شده حول یک مقطع از سطح برآزا در عدد ماخ و زاویه حمله مختلف

در این مقاله به بررسی تنش ها و کرنش های ایجاد شده بر روی بال در عدد ماخ و زاویه حمله مختلف با استفاده از روش عددی پرداخته شده است. شبیه سازی اولیه با استفاده از روش حجم محدود به کمک نرم افزار گمبیت و فلوینت انجام شده است سپس بارگذاری ایجاد شده بر روی بال که در نرم افزار فلوینت برای عددهای ماخ 5/0 و 8/0 و زوایای حمله گوناگونی مدلسازی و محاسبه شده است، بر روی هندسه بال در نرم افزار استاتیک استراکچرال قرار داده شده و مدلسازی انجام شده است. اندرکنش میان سازه و سیال، می تواند پایا و یا نوسانی باشد. در اثرات متقابل نوسانی، کرنش القاء شده در جسم جامد، موجب جابجایی هایی در جسم جامد می شود؛ به گونه ای که منشا کرنش تضعیف شود و سازه به حالت اولیه خود بازگردد و مجددا این فرآیند ادامه یابد. اندرکنش میان سازه و سیال، از جمله ملاحظات ضروری در طراحی بسیاری از سیستم های مهندسی مانند هواپیما، موتورها و پل ها می باشد. عدم در نظر گرفتن تقابلات نوسانی میان سازه و سیال می تواند سانحه ساز باشد؛ به خصوص در سازه هایی که دارای مواد در معرض خستگی هستند. بال های هواپیما و پره های توربین می توانند در اثر اندرکنش میان سازه و سیال، بشکنند.در این پژوهش، جریان تراکم پذیر، غیر لزج و پایا حول یک ایرفویل در زوایای حمله مختلف، بصورت عددی شبیه سازی شده و در ادامه به بررسی شرایط استاتیکی بارگذاری های حاصل از جریان سیال بر روی بال با زاویه حمله 0، 2، 5 درجه و عدد ماخ 5/0 و 8/0 پرداخته و نتایج توزیع تنش وان مایسز و مقادیر حداکثر و حداقل آن مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد افزایش زاویه حمله در هر ماخ باعث افزایش تنش برشی و کرنش الاستیک در مقطع زیرین بال می شود. از طرفی در یک زاویه حمله و عدد ماخ مشخص، بیشترین تنش اصلی و کرنش الاستیک در نزدیکی نوک مقطع بال اتفاق می افتد. این در حالی است که در زاویه حمله صفر بیشترین تنش برشی صفحه xy در وسط مقطع ایجاد می شود.

Keywords:

عدد ماخ , آیرودینامیک , زاویه حمله , کرنش الاستیک , جریان پایا