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

Abstract

یکی از روش‌های قابل استفاده در بهبود عملکرد آیرودینامیکی پره‌های پرنده‌های بدون سرنشین کوچک، الهام از بال گونه‌های متفاوت از جانوران مانند پرندگان و حشرات است. پژوهش حاضر به بررسی عملکرد آیرودینامیکی پره‌های الهام گرفته شده از بال حشرات می‌‌پردازد و تاثیرات شکل پره‌‌ها بر نیروی پیشران، گشتاور و بازدهی پره‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش از شکل بال چهار گونه حشرات شامل همیپترا، اورتوپترا و نئوروپترا الهام گرفته شده است. شبیه‌سازی عددی با استفاده از تکنیک قاب مرجع متحرک ( Multiple Reference Frame ) و مدل‌سازی آشفتگی k-ω SST در شرایط هاور و در بازه‌ی سرعت دورانی 4000 تا 8000 دور بر دقیقه برای پره با قطر 24/0 متر و ایرفویل Eppler E63 تعریف شده است. اعتبار سنجی نتایج شبیه‌سازی عددی با استفاده از نتایج تجربی بر روی پره DJI Phantom 3 انجام شده است و نتایج با دقت قابل قبولی با نتایج دیگران ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهد که پره‌های الهام گرفته شده، دارای نیروی پیشران بیشتر و در یک نیروی ثابت، پره‌های الهام گرفته شده دارای سرعت دورانی کمتری هستند. پره نئوروپنرا با در نظر گرفتن معیار بازدهی پره، با 74/6 درصد بهبود نسبت به پره DJI Phantom 3 دارای بهترین عملکرد است.

Keywords

• شبیه‌سازی عددی
• الهام از طبیعت
• آیرودینامیک پره‌ها
• سازه‌های پرنده بدون سرنشین کوچک
• عملکرد پره ها