Deneysel Aerodinamikte Türlü Yüzey Porosity'ye Giriş

Porosity'nin kanat yüzeylere giriş, yüksek basınçlı alt yüzey ve düşük basınçlı üst yüzey arasındaki karmaşık bir dönüşümle ilgili olarak, baskı alanının ve yakın hızların bir araya getirilmesi, araştırmacıların yüksek basınçlı hava araçları arasındaki kontrol edilen kütle transferlerini ve daha düşük basınçlı yüksek yüzeyleri artırmasını sağlar.

Mikro-manufacturing'deki son gelişmeler - lazer sondaj, kimyasal etching ve katkı maddeleri dahil - daha önce düşük havuzun mikro-faylı sıvı dinamikleri ile birlikte, araştırmacıların parametre uzaylarını keşfetmelerine izin verir, yüzeysel etkilerin ve içsel geometrinin düşük performanslı bazı hava araçlarının yüksek hızlı tasarımlarına kadar çizilmesine olanak sağlar.Bu makale, yüksek çözünürlükte doğru yola çıkarak, yüksek çözünürlükte doğrultucu bir araç olarak konumlandırır.

Kanat Yüzey Porosity Temelleri

Kanat yüzeyi porosity, kolonyanın, parmakların veya göz ardı edilen bir yüzeydeki göz ardı edilen varlığına atıfta bulunur, deri yoluyla pasif veya aktif hava akışına izin verebilir veya kanat sürücülerinin etrafındaki doğal baskı farkı, baskı noktalarına doğru doğru doğrultucun veya şok dalgasının yerlerine doğru uzanır. Anahtar geometrik parametreler, iç pompalar veya suksiyon yuvalarını toplu florayı düzenlerken, genel olarak oran ve genel olarak, yüksek oranda test edilen bölgelerin% 15'i, özellikle de yüksek oranda test etmek için% 10'u içerir.

Kavram 1940'larda sınır tabakası suksiyon araştırmalarından ortaya çıktı ve sabit akış geçirgenliği ile yeniden dönüşüm elde etti.Yerel porosluk gradients üretim. Modern deneysel kanatlar sık sık sık yer, ayrık yüzeyler veya hareketli fıstıklı düktörler mekanik karmaşıklığı olmadan hareketsiz.

Porous yüzeyler viskous alt katmanının temel seviyesindeki hava akışıyla etkileşime girerler, çünkü hava kirliliğini tamamen yeniden dağıtmadan ziyade duvarın kütle koruması gerekir.Görünen aerodinamik etkiler, doğrudan hız profili ve türbülans yoğunluğu ile değiştirir.Bu mekanizma, vortex jeneratörleri veya ribekslerden farklıdır, çünkü bu da aşırı cezaları geri çekmek için önemlidir.

Anahtar Fiziksel Parametreler Porous Flow

Darcy numarası, normal bir uzunluk karesine uygulanabilirlik oranı olarak tanımlanır, [Dönetici seviyesi göz ardı edilebilir bir dizi ile sabitlenebilirlik ölçekleri için en uygun 10 / 10 - 4, normal altlar için optimal kontrol sağlar.Bu aralığın altında, sınır tabakasına bağlı olarak yeterince transpirasyon sağlar; Yukarıdan aşağıya doğru yukarı 10-6 ve 10-4 resonik havaleleri içerir.

Aerodinamik Prensipleri: Asansör ve Drag

Bir kanat üzerinde Asansör öncelikle düşük ve üst yüzeyler arasındaki basınç farkı ile oluşturulur, planform alanı üzerinde entegre edilir. - Havafoil teorisinde, asansör, iz veya önde gelen kenardaki mesafeye kadar saldırının açısal olarak artışlarıyla birlikte artar. Drag, birkaç bileşenden oluşur: cilt şok dalgaları baskın hale gelir.

Deneysel aero yüzeyleri asansör ve sürüklenme arasındaki klasik ticarete meydan okuyor. Herhangi bir cihaz, gecikmeli ve bağlı akışları daha yüksek açılardan uzaklaştırarak, maksimum asansör katsayı artırabilir, ancak sık sık artan cilt sürtünme veya viskous sürüklenme maliyetinin arttırılmasını gerektirir. Porous yüzeyler ek bir karmaşıklık sağlar: geçiş testleri veya yüksek sadakat simülasyonlar nedeniyle formu azaltılabilir.

Porosity Yaş Dağıtımları ve Akış Ataları Nasıl

Aerodinamik porosity mekanizması, yüksek yüzeydeki kanamaları azaltır ve baskıyı azaltır. Geleneksel bir kaldırma yüzeyi üzerinde, alt ve üst yüzeyler arasındaki baskı farkı ortaya çıkarır.Küçük gözenekler bu iki tarafı birbirine bağlarken, yüksek basınçlı havanın bir kısmını üst yüzeydeki yüksek basınç kanamalarını azaltır, basınç zirvesini azaltır ve yumuşak basınç gradientleri azaltır.Bu pasif transpirasyon, düşük seviyeli kenarlara yakın olan düşük enerji bölgesini doldurur.

Havafoil'in ileri bölümünde, kontrol edilen porosity, bir iç oda yüzeyden daha sonra yüzeyden gelen yüzeyden gelen akantıları kaldırırsa, düşük ısı katmanını inceleyebilir ve laminar'dan kanalize geçişini geciktirebilir veya laminar ayrılık balonlarını engellemeye engel olur.

Aktif-atıcı boya ve parçacık imajı velocimetri ölçümleri göz ardı edilen kanat modellerinde, yüzey basıncı dağılımının pasif kanamanın aktif olduğu zaman izodik kenardaki daha fazla platosi haline geldiğini ortaya koyuyor.Bu ticaret-off, belirli bir görev için porosity optimize etmek için merkezi.

Sınır Katmanı Transpirasyon ile Değiştirir

Pore-indüklenmiş jetler ve sınır tabakası arasındaki etkileşim transpirasyon hızıyla tanımlanabilir, ancak transpirasyon hızı dışlanır (blok), yakın duvar bölgesine ivme getirir, ancak aynı zamanda sınır tabakasını da genişletmiş, potansiyel olarak cilt sürtünme modelini azaltır ve devretme yollayabilir, ancak bir enerji kaynağı gerektirir.

Asansörde Deneysel Kanıt

NACA 0012 ve özel transonik havafoils'in rüzgar tünel soruşturmaları, maksimum asansör katlarında %12 artış gösterdi ve sağlam referanslara kıyasla yaklaşık 4 derece boyunca bir temsilci deneyi yaptı.

Düşük seviyeli hava araçları için lider kenardaki çok fazla deney:0)Teknik olarak, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunmuştur.

Akış Ayrılığı ve Stall

Akış ayrımı, sınır tabakasının, kaymanın bozulması için yeterli kinetik enerji eksikliği olduğunda gerçekleşir. İkinci olarak, göz ardı edilebilir yüzey, basınç farkının iki tamamlayıcı etki ile tekrarlanmasını sağlar. İlk olarak, yüksek hızda söndürücü görüntüleme, transonik göz ardı edilen yüksek hızdaki yüksek hıza sahiptir.

Düşük Reynolds numaraları küçük UAVs (50.000 ila 200.000) tipik olarak, laminar ayrılık balonları düz bir ilerici asansör kaybına hükmediyordu.Bu, gust karşılaşmalarında tezgah açısına yakın çalışmalı, pasif porosity'nin tamamen ayrılıkçı bir tezgaha doğru baskı yapabileceğini gösterdi.

Asansör-to-Drag Karşılaştırması Optimizasyon

Maksimum asansör artışları cazip olsa da, uçak performansı için en pratik ölçüm asansör-to-drag oranını optimize etmek için genetik bir algoritmadır.En iyi tasarım, yüksek çözünürlükteki hıza yakın yüksek çözünürlükte belirtilen yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.Sonuçta yayınlanan önemli bir çalışmada,AIAA Journal).

Drag Mechanisms ve Trade-offs

Total drag üzerindeki porosity etkisi karmaşık ve rejime bağımlıdır. Düşük hızlarda ve orta açılarda, pasif bir porosity, ek akışları teşvik ederek baskıyı azaltabilir ve uyandırmak için rüzgar tüneli bakiye ölçümlerinin dikdörtgen bir kanatta (AR=4), Re=500'de, başlangıçtaki tüm koşullarda% 15,000'lik bir kesintiye maruz kalan miktar azaltımı, öncelikle aynı katı bir azalma nedeniyle baskıyı azaltılabilir.

Skin sürtünme artışları, viskous alt katmanını bozan ve duvardaki ivme değişimi geliştiren akışlar üreterek akışsal bir şekilde dönüşüm oranını artırdığı için, örneğin, bir göz ardı eden bir dizin arkasındaki yerel deri katının, sadece% 20-40 oranında pürüzsüz bir yüzeye kadar yükselebileceğini göstermiştir.Bu nedenle, sürtünme cezasına karşı tasarruflar, özellikle yüksek Reynolds numaralarına karşı hassastır.

Pore Geometry ve Dağıtımının Etkisi

Pore geometrisi -diameter, form, spacing ve açı - ilk sıra dışı delikler sürüklenme üzerinde ilk sıra dışı bir etki ortaya çıkıyor. Cylindrical de yüzeyler yüzeye normal şekilde üretimk için daha kolay ve dış sınır katmanında güçlü bir şekilde dalgalar oluşturmak için en basit.0[DLR)[DLR)[DLR)[DLR)[DLR)[DLR)[DLR)[DLR)[Dol)[Dol)[Dol))[Dol))[Dol))))[Dolumdaki hava durumu, 60 derece daha düşük çözünürlükte olan delikler aynı normale daha fazla sorunsuz bir şekilde yükseltilebilir.

Chordwise dağılımı da önemlidir.Recenting porosity near the tracking edge esas olarak baskı kurtarma ve uyanma kalınlığını etkiler, sınırlı cilt sürtünme etkisi ile önemli formlar sunar, çünkü yerel akış ve konumlar daha düşük. diğer yandan, yüksek çözünürlükte bulunan arka planlı çözünürlükte, durgun olmayan balon kontrolü için daha etkilidir, ancak erken geçiş nedeniyle seyirde sürüklenebilir. Modern kanatlar genellikle segmente edilmiş plenyumlar ve değişken pore yoğunluklar ile karşılaştırmak için daha iyi olur.

Wave Drag Transonik Hızlarda Azaltır

Transonik Mach sayıları 0.7, yüksek yüzeyde şok dalgaları form, entropi nesilden dalga geçiyor. Porous yüzeyler bu şokların kan dolaşımına kıyasla, basınç artışının daha uzun bir mesafeye indirgenmesine izin verdi.Görüntüde 5 göz ardı edilebilir bir şerit ile rüzgar tünel testleri, dalga izi yüzde 12 azaltımı gösterdi ve bu da sabit dalga ile bir araya geldi.

Porous Kanatlar için Malzemeler ve Kumaş Teknikleri

Güneş tünel modellerinden gelen göz ardı edilebilir kanat kavramlarının çevirisi, yüksek güçle geçirgenlik ile yüksek güç seviyesi oranı ve çevresel dayanıklılık ile birleştirebilen malzemelere izin veriyor. Lazer mikro-drilling on 0,5-1 mm titanyum çarşaflar yüksek hızlı araştırma kanatları için standart haline geldi, Inconel veya iç alüminyum odalardan küçük bir yana, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

Kompozit kanatlar eşsiz zorluklar sunuyor çünkü karbon fiber laminatlar ile delmek fiber sürekliliği tehlikeye atabilir ve düşük enerjili etkilerin ardından bile permeability ile karma laminatlara yol açabilir. Yüzey kaplaması ve kabalık devam eder.

Gerçek Dünya Uygulamaları ve Deneysel Uçaklar

Büyük ölçekli ticari kabul araştırma aşamasında kalırken, göz ardı edilen kanatları birkaç deneysel platformda uçuş test edildi. NASA F-8 Superkkktik Kanat programı, aktif porosity'nin transonik büfe marjlarını önemli ölçüde geliştirebileceğini kanıtlarken, küçük UAV geliştiricileri yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Yüksek hızlı aerodinamik alanında, göz ardı edilebilir şok kontrolü bumps kavramı gelecekteki laminar akış kanatlarını finanse etti.Bir şokun önünden geçmek için küçük bir hava miktarına izin vererek, şokun 0.78'de bir dizi zayıf sıkıştırma dalgasına indirgenebileceğini belirtti.

Yapısal Bütünleme ve Yük-Bearing Kapasite

Pratik uygulama için, göz ardı edilebilir kanat ciltleri aşırı deformasyon olmadan aerodinamik yük taşımak zorundadır. ►D:0)Imperial College London), böyle panellerde bir sandviç inşaatının, uzun süreli bir uçak için kontrol edilemeyen bir araya gelmesi için yapılan bir ölçekle aşırı derecede fazla bir araya getirilmesi gerektiğini göstermiştir.

Meydanlar ve Future Research

Umut verici deneysel sonuçlara rağmen, birkaç engel, operasyonel uçaklara geçiş yapmadan önce üstesinden gelmek zorundadır. Yapısal yorgunluk hayatı birincil bir endişedir: Yüzeysel yükleme altındaki kanat dayanıklılıklarını azaltabilir ve hızlayıcının yük yolları ile dikkatli bir şekilde tasarlanması ve sağlam olmayan bir denetim yöntemlerinin hizmete girmesi gerekir.

Büyük kanat panellerinde tekrarlanabilirlik ve ilişkili maliyet primi kabul etmek için engeller kalır. Future araştırma muhtemelen kuş tüyü veya köpekbalığı derisinden ilham alan biyomimtik göz ardı edilebilir yapılara odaklanacaktır, ki bu da mekanik karmaşıklık olmadan çok fonksiyonel faydalar elde eder. Multidis optimizasyon, çiftler aerodinamik, yapılar ve üretim pratik, yetenekli diskokarbonlar bulmak için gerekli olacaktır.

C ⁇ Modeling Advances

Bu simülasyonlar, her bir poreden gelen vortex'in karmaşık koherent yapılar üretmek için komşuluk ile etkileşime girebileceğini gösteriyor. Makine öğrenme teknikleri şimdi, uçuş koşullarını sağlamak için optimal bir porosluk dağıtımlarını tahmin etmek için uygulanıyor, bu tür bir pariteye dayalı parametrik süpürücük yaklaşımlara olan ihtiyacı azaltıyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Deneysel kanat yüzeyi porosity, birerodinamik akış kontrolüne güçlü ve çıplak bir yaklaşım oluşturur. Basınç alanını ve yakın duvar ivmesini dikkatlice mühendisileştirilmiş mikro-perforasyonlar yoluyla manipüle edilebilir kazanımlar göstermiştir, araştırmacılar tünel ve hesaplama verilerinin büyüyen bir yelpazesi boyunca sürekli olarak azalırlar ve yüzeysel çözümlerin basınç yükü ve deri sürtünme cezalarını engellerken, birincil tasarımda ve dağıtım hareket eden temel tasarımlarda önemli gelişmelerle ilgili olarak önemli bir maliyetle ilgili olarak, temel iyileştirmeler sağlar.