شبیه‌سازی عددی جریان تراکم‌پذیر اطراف ایرفویل بای‌کانوکس

شبیه‌سازی عددی جریان تراکم‌پذیر اطراف ایرفویل بای‌کانوکس

شرح مسئله

در این پروژه، جریان اطراف یک ایرفویل بای‌کانوکس (Biconvex Airfoil) با استفاده از معادلات اویلر به‌صورت عددی در MATLAB شبیه‌سازی شده است. هدف اصلی، تحلیل توزیع فشار روی سطح ایرفویل و پیش‌بینی تشکیل امواج شوک در شرایط جریان تراکم‌پذیر است. این مطالعه امکان بررسی رفتار جریان تراکم‌پذیر و اثر تغییر زاویه حمله و عدد ماخ بر شکل‌گیری شوک‌ها را فراهم می‌کند.

هندسه و شبکه‌بندی

• هندسه ایرفویل با مشخصات دقیق در MATLAB تعریف شد.

• شبکه‌بندی یک‌بعدی یا دو‌بعدی مناسب برای حل عددی معادلات اویلر ایجاد شد.

• تراکم سلول‌ها در نزدیکی لبه جلو و نقاطی که احتمال تشکیل شوک وجود داشت، افزایش یافته است تا دقت حل در نواحی بحرانی حفظ شود.

مدل فیزیکی و معادلات حاکم

• معادلات اویلر برای جریان تراکم‌پذیر به‌کار گرفته شد، که شامل معادلات حفظ جرم، تکانه و انرژی می‌باشند.

• جریان بدون اثر ویسکوزیته و آشفته در نظر گرفته شد و تمرکز روی تغییرات فشار و چگالی به‌صورت لحظه‌ای بود.

• این معادلات به کمک روش تفاضل محدود (Finite Difference) حل شدند تا توزیع فشار و مکان احتمالی امواج شوک پیش‌بینی شود.

حل عددی

• حل عددی در MATLAB انجام شد.

• گسسته‌سازی معادلات اویلر با دقت مناسب و با رعایت شرط پایداری و همگرایی انجام گرفت.

• پس از حل، نتایج شامل توزیع فشار روی سطح ایرفویل و مکان امواج شوک استخراج شد.

نتایج و تحلیل

• توزیع فشار روی سطح ایرفویل نشان داد که با افزایش زاویه حمله و عدد ماخ، امواج شوک قوی‌تر و نزدیک لبه جلو تشکیل می‌شوند.

• نتایج امکان مقایسه رفتار جریان تراکم‌پذیر در شرایط مختلف عملیاتی را فراهم نمود و نشان داد که تحلیل عددی با معادلات اویلر ابزار مناسبی برای پیش‌بینی رفتار جریان در ایرفویل‌های بای‌کانوکس است.

• این شبیه‌سازی می‌تواند در طراحی و بهینه‌سازی ایرفویل‌ها برای شرایط سرعت بالا و جریان تراکم‌پذیر مورد استفاده قرار گیرد.

جمع‌بندی

این پروژه نشان داد که شبیه‌سازی عددی با معادلات اویلر در MATLAB امکان تحلیل دقیق جریان تراکم‌پذیر و پیش‌بینی امواج شوک را فراهم می‌کند. توزیع فشار و مکان شوک‌ها با تغییر زاویه حمله و عدد ماخ تغییر کرده و اطلاعات ارزشمندی برای طراحی ایرفویل و تحلیل آیرودینامیکی فراهم می‌شود.

برچسب‌ها

ایرفویل، بای‌کانوکس، معادلات اویلر، شبیه‌سازی عددی، MATLAB، جریان تراکم‌پذیر، امواج شوک، تفاضل محدود، توزیع فشار، عدد ماخ