دانلود پروژه شناسایی،شبیه سازی و تحلیل ایرفویل های مورد استفاده در پهپادها

دانلود پروژه شناسایی،شبیه سازی و تحلیل ایرفویل های مورد استفاده در پهپادها

بصورت فایل ورد قابل ویرایش و آماده ارائه

چکیده

پرنده هدایت‌پذیر از دور (با نماد اختصاری پَهپاد) یا هواپیمای بدون سرنشین، وسیله پرنده هدایت‌پذیر از راه دور است. کنترل پهپاد بدون استفاده از انسان در درون آن صورت می‌گیرد. اگر چه انسان نیز می‌تواند به عنوان محموله در آن باشد. این وسیله پرنده از نیروهای آیرودینامیکی برای پرواز در مسیر دلخواه استفاده می‌کند. پهپادها بوسیله کنترل از راه دور یا با برنامه‌های پیش پروازی ریخته شده از قبل یا با سامانه‌های خودکار دینامیک هدایت می‌شوند. پهپادها در حال حاضر در برنامه‌های نظامی که شامل جاسوسی و حمله می‌شود فعالیت می‌کنند. این هواپیماها همچنین در برنامه‌های غیر نظامی مانند خاموش کردن آتش سوزی‌ها یا جایی که پرواز برای خلبان خطر دارد یا کنترل پلیس در ناآرامی‌ها و صحنه‌های جرم یا شناسایی بیشتر حوادث غیرمترقبه طبیعی استفاده می‌شوند. عملکرد مقطع بال به عنوان اصلی ترین عامل به وجود آورنده ی نیروهای آئرودینامیکی، اهمیت زیادی دارد. در این پروژه سعی بر این است با بررسی ۵ ایرفویل که کاربرد زیادی در ساخت بال پهپادها دارند و به دست آوردن مشخصات آیرودینامیکی آنها، ایرفویل مناسبی را انتخاب کنیم. برای بدست آوردن مشخصات آیرودینامیکی مانند ضریب برآ ، ضریب پسا و ضریب گشتاور، هندسه ایرفویل ها در نرم افزار GAMBIT رسم می شوند. سپس برای شبیه سازی جریان بر روی آنها از نرم افزار FLUENT استفاده می شود. با بررسی نمودارهای بدست آمده و مقایسه ی مشخصات ۵ ایرفویل در نهایت ایرفویل DrelaDAE21 انتخاب می شود.

واژه‌های کلیدی: پهپاد ، ایرفویل ، نیروهای آئرودینامیکی ، ضریب برآ ، FLUENT

فهرست مطالب

1- فصل 1:کلیات 1

1-1- مقدمه.......................................................................................................................................................... .... .1

1-1-1-پهپاد 1

1-1-2-تاریخچه پهپادها 3

1-2- ایرفویل........................................................................................................................................................ .... ..4

1-2-1-تاریخچه توسعه ایرفویل ها 4

1-2-2-مشخصات هندسی ایرفویل 8

1-2-3-ایجاد انحنای متغیر در ایرفویل 11

1-2-4-اسلات ها و اسلت ها 12

1-3- نیروها و ضرایب آیرودینامیکی............................................................................................................... .... 12

1-4- نمودارهای ضرایب آیرودینامیکی.......................................................................................................... ..... 14

1-4-1-مروری بر نمودارها 15

1-4-1-1-نمودار ضریب برآ در مقابل زاویه ی حمله 15

1-4-1-2-نمودار ضریب پسا در مقابل ضریب برآ 17

1-4-1-3-نمودار برآ به پسا در مقابل زاویه ی حمله 18

1-5- استال.......................................................................................................................................................... .... 18

1-6- تاثیر هندسه ی ایرفویل بر ضرایب آیرودینامیکی............................................................................. ..... 19

1-6-1-تاثیر ضخامت ایرفویل بر ضریب برآ 19

1-6-2-تاثیر ضخامت ایرفویل بر ضریب پسا 20

1-6-3-تاثیر ضخامت ایرفویل بر نسبت برآ به پسا 21

1-6-4-تاثیر انحنای ایرفویل بر ضریب برآ 21

1-6-5-تاثیر انحنای ایرفویل بر ضریب پسا 22

1-6-6-تاثیر انحنای ایرفویل بر نسبت برآ به پسا 23

1-6-7-تاثیر انحنای ایرفویل بر ضریب گشتاور 23

1-6-8-تاثیر موقعیت بیشینه ضخامت بر ضریب برآ 24

1-6-9-تاثیر موقعیت بیشینه ضخامت بر ضریب پسا 25

1-7- ایرفویل های مورد استفاده در پهپادها................................................................................................ ..... 25

2- فصل 2:روش حل مساله 27

2-1- شرح مساله................................................................................................................................................ .... 28

2-1-1-مشخصات هندسی ایرفویل های بررسی شده 28

2-1-2-مشخصات هندسی میدان حل 33

2-1-2-1-شبکه بندی میدان 34

2-1-3-روش حل عددی 35

2-1-3-1-جزئیات روش های مورد استفاده 36

2-1-4-ملاحظات انتخاب ایرفویل مناسب 36

3- فصل 3:نتایج 39

3-1- نتایج............................................................................................................................................................ .... 40

3-1-1-نمودار ضرایب آیرودینامیکی 40

3-1-2-ارزیابی نمودار های ضرایب آیرودینامیکی 42

3-1-3-کانتورسرعت و فشار ایرفویل منتخب در زاویه ی حمله ی ۴ درجه 43

3-1-4-کانتورسرعت و فشار ایرفویل منتخب در زاویه ی حمله ی استال 45

3-2- پیشنهادها.................................................................................................................................................. ..... 48

4- مراجع 49

5- پیوست ها 51

فهرست اشکال

شکل (‏1 1) نمایی از یک پهپاد 2

شکل (‏1 2) نمایی از یک میکروپهپاد 3

شکل (‏1 3) نمایی از یک مینی پهپاد 3

شکل (‏1 4) نمایی از یک پهپاد تاکتیکی 4

شکل (‏1 5) نمایی از یک پهپاد هال 4

شکل (‏1 6) ایرفویل های آزمایش شده توسط لیلینتال 6

شکل (‏1 7) ایرفویل های آزمایش شده در اولین تونل های باد 6

شکل (‏1 8) ایرفویل هایی که بر اساس سعی و خطا تولید شدند 7

شکل (‏1 9) اولین ایرفویل جریان آرام 7

شکل (‏1 10) ایرفویل هایی که در اعداد رینولدز پایین راندمان بالایی دارند 8

شکل (‏1 11) ایرفویلی با هندسه ی متغیر با سطح پایینی قابل انعطاف 8

شکل (‏1 12) پارامتر های هندسی مهم یک ایرفویل 9

شکل (‏1 13) نمایی از شعاع زاویه ی حمله ی یک ایرفویل 9

شکل (‏1 14) پارامترهای هندسی که امروزه از آنها استفاده نمی شوند 10

شکل (‏1 15) ایرفویل هایی با ضخامت بیشینه ی یکسان ولی با توزیع ضخامت متفاوت 10

شکل (‏1 16) تولید هندسه یک ایرفویل با ترکیب خط کمبر و توزیع ضخامت 11

شکل (‏1 17) نمایی از ایرفویل متقارن و انحنادار 11

شکل (‏1 18) انواع فلپ 12

شکل (‏1 19) نمایی از اسلات و اسلت 13

شکل (‏1 20) نیروهای آیرودینامیکی وارد بر ایرفویل تحت زاویه ی حمله ی α 14

شکل (‏1 21) بیان نموداری مرسوم مشخصات آیرودینامیکی ایرفویل 15

شکل (‏1 22) مشخصه های مختلف استال 18

شکل (‏1 23) نمودار مرسوم ضریب پسا در مقابل ضریب برآ 18

شکل (‏1 24) نمودار مرسوم نسبت برآ به پسا در مقابل زاویه حمله 19

شکل (‏1 25) انتقال نقطه ی جدایش جریان روی ایرفویل به نقاط بالادست با افزایش زاویه حمله 20

شکل (‏1 26) نمودار ضریب برآی ایرفویل با نسبت ضخامت متفاوت در مقابل زاویه ی حمله 20

شکل (‏1 27) نمودار ضریب برآی بیشینه در مقابل نسبت ضخامت 21

شکل (‏1 28) نمودار ضریب پسای ایرفویل با نسبت ضخامت متفاوت در مقابل زاویه ی حمله 21

شکل (‏1 29) نمودار نسبت برآ به پسا ی ایرفویل با نسبت ضخامت متفاوت در مقابل زاویه ی حمله 22

شکل (‏1 30) نمودار ضریب برآی ایرفویل با نسبت انحنای متفاوت در مقابل زاویه ی حمله 23

شکل (‏1 31) نمودار ضریب برآی ایرفویل با نسبت انحنای متفاوت در مقابل ضریب پسا 23

شکل (‏1 32) نمودار نسبت برآ به پسای ایرفویل با نسبت انحنای متفاوت در مقابل زاویه ی حمله 24

شکل (‏1 33) نمودار ضریب گشتاور ایرفویل با نسبت انحنای متفاوت در مقابل زاویه ی حمله 25

شکل (‏1 34) نمودار ضریب برآی ایرفویل با موقعیت ضخامت بیشینه ی متفاوت در مقابل زاویه ی حمله 25

شکل (‏1 35) نمودار ضریب پسای ایرفویل با موقعیت ضخامت بیشینه ی متفاوت در مقابل زاویه ی حمله 26

شکل (‏1 36) ایرفویل متقارن 26

شکل (‏1 37) ایرفویل بخشی متقارن 27

شکل (‏1 38) ایرفویل ته مسطح 27

شکل (‏1 39) ایرفویل انحنا داده شده در کف 27

شکل (‏1 40) ایرفویل reflexed 27

شکل (‏2 1) ایرفویل CLARK Y 29

شکل (‏2 2) ایرفویل SD 7032 30

شکل (‏2 3) ایرفویل NACA 64(2)415 31

شکل (‏2 4) ایرفویل DAE- 21 32

شکل (‏2 5) ایرفویل FX 63-137 33

شکل (‏2 6) مشخصات هندسی میدان حل 34

شکل (‏2 7) شبکه بندی میدان حل ایرفویل DAE 21 35

شکل (‏2 8) شبکه بندی میدان حل در اطراف ایرفویل DAE 21 36

شکل (‏2 9) مرزهای میدان حل 36

شکل (‏2 10) مواردی که در انتخاب ایرفویل مناسب باید در نظرگرفته شوند 38

شکل (‏3 1) نمودار ضریب برآ در مقابل زاویه ی حمله 41

شکل (‏3 2) نمودار ضریب برآ در مقابل ضریب پسا 42

شکل (‏3 3) نمودار ضریب گشتاور در مقابل زاویه ی حمله 42

شکل (‏3 4) نمودار نسبت برآ به پسا در مقابل زاویه ی حمله 43

شکل (‏3 5) کانتور فشار استاتیکی در زاویه ی حمله ی ۴ درجه 45

شکل (‏3 6) کانتور سرعت در زاویه ی حمله ۴ درجه 45

شکل (‏3 7) ضریب فشار در زاویه حمله ۴ درجه 46

شکل (‏3 8) بردار سرعت بر روی سطح بالایی ایرفویل در زاویه ی حمله استال 47

شکل (‏3 9) کانتور فشار استاتیکی در زاویه حمله استال 47

شکل (‏3 10) کانتور سرعت در زاویه حمله استال 48

شکل (‏3 11) ضریب فشار در زاویه حمله استال 49

فهرست جداول

جدول (‏2 1) مشخصات هندسی ایرفویل CLARK Y 29

جدول (‏2 2) مشخصات هندسی ایرفویل SD 7032 30

جدول (‏2 3) مشخصات هندسی ایرفویل NACA 64(2)415 31

جدول (‏2 4) مشخصات هندسی ایرفویل DAE-21 32

جدول (‏2 5) مشخصات هندسی ایرفویل 33

جدول (‏2 6) مشخصات مرزهای میدان حل 36

جدول (‏2 7) جدول مقایسه ای برای ارزیابی ایرفویل های مورد بررسی 38

جدول (‏3 1) بررسی مشخصات آیرودینامیکی مهم ایرفویل ها 42

جدول (‏3 2) ارزیابی مشخصات آیرودینامیکی ایرفویل ها 43

جدول (‏الف 1) نتایج حاصل از شبیه سازی جریان حول ایرفویل های DAE21 و Clark Y 52

جدول ‏(الف 2) نتایج حاصل از شبیه سازی جریان حول ایرفویل های NACA 64(2)415 و Fx 63137 53

جدول (‏الف 3) نتایج حاصل از شبیه سازی جریان حول ایرفویل SD 7032 55

جدول ‏(ب 1) مختصات نقاط روی سطوح ایرفویل های بررسی شده 57

فهرست علائم اختصاری

سرعت صوت C(m⁄s)

زاویه حمله α

سرعت V(m⁄s)

نیروی برآ L(N)

نیروی پسا D(N)

گشتاور M(N.m)

ضریب برآ C_l

ضریب پسا C_d

ضریب گشتاور C_m

چگالی ρ (Kg⁄m^3 )

مساحت مقطع A(m^2)

زاویه استال α_s

بیشینه ضریب برآ C_(l_max )

زاویه حمله برآ صفر α_0

ضریب برآی ایده آل C_(l_i )

ضریب برآ در زاویه حمله صفر C_(l_0 )

شیب منحنی ضریب برآ در مقابل زاویه حمله C_(l_α )

نسبت ضخامت t/c

بیشینه نسبت ضخامت t_max/c

کمینه ضریب پسا C_(d_min )

عدد رینولدز Re

ویسکوزیته سینماتیکی ν (m^2⁄s)

عدد ماخ Ma

بیشینه شیب منحنی ضریب برآ در مقابل زاویه حمله C_(l_(∝_max ) )

بیشینه نسبت برآ به پسا 〖(C_l/C_d )〗_max

طول وتر c(m)

خرید فایل