توصيفگر ها :
ريبلت , بالواره SG6043 , طرحنگاري , جريان سيال , نيروي پسا , ناحيه دنباله جريان , جدايش جريان , آيروديناميك
چكيده فارسي :
در دنياي امروز، افزايش كارايي و بهبود سامانههاي آيروديناميكي و كاهش مصرف انرژي، به يكي از چالشهاي اصلي مهندسان تبديل شده است. براي حل اين چالش، پژوهشهاي متعددي در زمينه بهينهسازي جريان سيال و كاهش نيروي پسا انجام شده است. يكي از راهكارهاي نوين در اين حوزه، استفاده از ريبلتها است؛ ساختارهاي ميكروسكوپي الهامگرفته از پوست كوسه كه با ايجاد برجستگيهاي منظم روي سطوح، موجب بهبود جريان سيال و كاهش مقاومت ميشوند. ريبلتها قابليت كاربرد گستردهاي در طراحي دستگاههاي متنوع نظير بالوارهها، كشتيها و توربينها دارند و ميتوانند به صورت موثري موجب كاهش مقاومت هوا يا آب و افزايش راندمان انرژي شوند. در اين پژوهش، ريبلتهاي مستطيلي با استفاده از روش طرحنگاري نوري و نرم با دقت بالا در ابعاد زير 100 ميكرومتر توليد و تأثير آنها بر جريان اطراف بالواره SG6043 بررسي شد. استفاده از طرحنگاري بهدليل امكان ايجاد الگوهاي دقيق و منظم، در توليد اين ساختارها اهميت زيادي دارد. پس از فرايند ساخت، آزمونها در يك تونل دود عمودي كوچك و با سرعت جريان 5/2 متر بر ثانيه انجام شد. بالواره در زواياي حمله مختلف شامل صفر، 5، 6، 10، 12، 15 و 20 درجه قرار گرفت و خطوط جريان با استفاده از دود آشكارسازي شد. در هر زاويه حمله، تصاوير متعددي ثبت و طول ناحيه دنباله جريان اندازهگيري شد تا تأثير ريبلتها بر كاهش نيروي پسا به صورت كمي و كيفي مورد بررسي قرار گيرد. نتايج به دستآمده نشان داد كه ريبلتهاي ساخته شده، عملكرد مناسبي در كاهش ناحيه دنباله جريان داشتهاند. بهطور خاص، در زواياي حمله متوسط (10، 12 و 15 درجه)، ريبلتها موجب كاهش نيروي پسا و بهبود جريان سيال شدند. اين در حالي است كه در زواياي حمله پايين (صفر، 5 و 6 درجه)، به دليل تشديد پديده جدايش جريان، اثر منفي مشاهده شد و ناحيه دنباله جريان افزايش يافت. بنابراين، اين پژوهش نشان داد كه تأثير ريبلتها وابسته به زاويه حمله بوده و ميتواند در شرايط مختلف متفاوت باشد. بعلاوه، اين تحقيق تأكيد ميكند كه طراحي و استفاده دقيق از ريبلتها، ميتواند بهعنوان يك روش كارآمد براي بهبود كارايي آيروديناميكي سامانهها مطرح شود. از اينرو، روش طرحنگاري بهدليل دقت بالا و امكان توليد ساختارهاي ميكروسكوپي متنوع، ابزاري مناسب براي تحقيقات بيشتر در اين حوزه است.
چكيده انگليسي :
In today’s world, improving the efficiency of aerodynamic systems and reducing energy consumption has become one of the main challenges for engineers. To address this challenge, numerous studies have been conducted in the field of flow optimization and drag reduction. One of the innovative solutions in this area is the use of riblets; microscopic structures inspired by shark skin that, by creating regular surface protrusions, improve fluid flow and reduce resistance. Riblets have wide applications in the design of various devices such as airfoils, ships, and turbines, and they can effectively reduce air or water resistance and enhance energy efficiency.In this research, rectangular riblets were fabricated using soft and photolithography techniques with high precision in sub-100-micron dimensions, and their effects on the flow around the SG6043 airfoil were investigated. Photolithography was employed due to its ability to create precise and regular patterns, which is crucial for the production of these structures. After the fabrication process, the experiments were conducted in a small vertical smoke tunnel at a flow velocity of 2.5 meters per second. The airfoil was placed at different angles of attack, including 0, 5, 6, 10, 12, 15, and 20 degrees, and flow lines were visualized using smoke. At each angle of attack, multiple images were captured and the wake region length was measured to quantitatively and qualitatively assess the effect of riblets on drag reduction.The results demonstrated that the fabricated riblets performed effectively in reducing the wake region length. Specifically, at moderate angles of attack (10, 12, and 15 degrees), the riblets contributed to drag reduction and flow improvement. However, at lower angles of attack (0, 5, and 6 degrees), due to the intensification of flow separation, a negative effect was observed, and the wake region length increased. Therefore, this study concluded that the effect of riblets strongly depends on the angle of attack and can vary under different conditions. Moreover, the findings emphasize that the precise design and application of riblets can serve as an effective approach for improving the aerodynamic performance of systems. Accordingly, the photolithography technique, due to its high accuracy and ability to produce diverse microscopic structures, is considered a suitable tool for further research in this field.
