Published August 29, 2017
| Version v1
Publication
Open
CFD study on NACA 4415 airfoil implementing spherical and sinusoidal Tubercle Leading Edge
- 1. Universiti Putra Malaysia
- 2. King Saud University
Description
The Humpback whale tubercles have been studied for more than a decade. Tubercle Leading Edge (TLE) effectively reduces the separation bubble size and helps in delaying stall. They are very effective in case of low Reynolds number flows. The current Computational Fluid Dynamics (CFD) study is on NACA 4415 airfoil, at a Reynolds number 120,000. Two TLE shapes are tested on NACA 4415 airfoil. The tubercle designs implemented on the airfoil are sinusoidal and spherical. A parametric study is also carried out considering three amplitudes (0.025c, 0.05c and 0.075c), the wavelength (0.25c) is fixed. Structured mesh is utilized to generate grid and Transition SST turbulence model is used to capture the flow physics. Results clearly show spherical tubercles outperform sinusoidal tubercles. Furthermore experimental study considering spherical TLE is carried out at Reynolds number 200,000. The experimental results show that spherical TLE improve performance compared to clean airfoil.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تمت دراسة درنات الحوت الأحدب لأكثر من عقد من الزمان. يقلل Tubercle Leading Edge (TLE) بشكل فعال من حجم فقاعة الفصل ويساعد في تأخير التوقف. وهي فعالة للغاية في حالة انخفاض تدفقات أعداد رينولدز. دراسة ديناميكيات الموائع الحسابية الحالية (CFD) على NACA 4415 airfoil، برقم رينولدز 120،000. يتم اختبار شكلين من TLE على رقائق الهواء NACA 4415. تصاميم الدرنات المنفذة على الجنيحة هي جيبية وكروية. يتم أيضًا إجراء دراسة بارامترية مع الأخذ في الاعتبار ثلاثة معدلات سعة (0.025 درجة مئوية و 0.05 درجة مئوية و 0.075 درجة مئوية)، ويتم تثبيت الطول الموجي (0.25 درجة مئوية). يتم استخدام الشبكة المهيكلة لتوليد الشبكة ويتم استخدام نموذج الاضطراب الانتقالي SST لالتقاط فيزياء التدفق. تظهر النتائج بوضوح أن الدرنات الكروية تتفوق على الدرنات الجيبية. علاوة على ذلك، يتم إجراء دراسة تجريبية مع الأخذ في الاعتبار TLE الكروي في رينولدز رقم 200000. تظهر النتائج التجريبية أن TLE الكروي يحسن الأداء مقارنة برقائق الهواء النظيفة.Translated Description (French)
Les tubercules de baleine à bosse sont étudiés depuis plus d'une décennie. Tubercle Leading Edge (tLe) réduit efficacement la taille des bulles de séparation et aide à retarder le décrochage. Ils sont très efficaces en cas de faibles débits de Reynolds. L'étude actuelle sur la dynamique des fluides computationnelle (CFD) porte sur le profil aérodynamique NACA 4415, avec un nombre de Reynolds de 120 000. Deux formes tLe sont testées sur le profil aérodynamique NACA 4415. Les conceptions de tubercules mises en œuvre sur le profil aérodynamique sont sinusoïdales et sphériques. Une étude paramétrique est également réalisée en considérant trois amplitudes (0,025c, 0,05c et 0,075c), la longueur d'onde (0,25c) est fixée. Le maillage structuré est utilisé pour générer la grille et le modèle de turbulence SST de transition est utilisé pour capturer la physique de l'écoulement. Les résultats montrent clairement que les tubercules sphériques surpassent les tubercules sinusoïdaux. En outre, une étude expérimentale prenant en compte le tLe sphérique est réalisée au nombre de Reynolds 200 000. Les résultats expérimentaux montrent que le tLe sphérique améliore les performances par rapport à un profil aérodynamique propre.Translated Description (Spanish)
Los tubérculos de las ballenas jorobadas han sido estudiados durante más de una década. Tubercle Leading Edge (TLE) reduce eficazmente el tamaño de la burbuja de separación y ayuda a retrasar la entrada en pérdida. Son muy eficaces en caso de flujos de bajo número de Reynolds. El estudio actual de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) está en el perfil aerodinámico NACA 4415, en un número de Reynolds de 120.000. Se prueban dos formas de TLE en el perfil aerodinámico NACA 4415. Los diseños de tubérculos implementados en el perfil aerodinámico son sinusoidales y esféricos. También se realiza un estudio paramétrico considerando tres amplitudes (0.025c, 0.05c y 0.075c), la longitud de onda (0.25c) es fija. La malla estructurada se utiliza para generar la cuadrícula y el modelo de turbulencia Transition SST se utiliza para capturar la física de flujo. Los resultados muestran claramente que los tubérculos esféricos superan a los tubérculos sinusoidales. Además se realiza estudio experimental considerando TLE esférico en Reynolds número 200.000. Los resultados experimentales muestran que el TLE esférico mejora el rendimiento en comparación con el perfil aerodinámico limpio.Files
journal.pone.0183456&type=printable.pdf
Files
(51.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:92320329881cec50ae956f1d8e6433ff
|
51.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دراسة CFD على NACA 4415 airfoil تنفيذ الحافة الرائدة للدرنات الكروية والجيبية
- Translated title (French)
- Étude CFD sur le profil aérodynamique NACA 4415 mettant en œuvre un bord d'attaque tubulaire sphérique et sinusoïdal
- Translated title (Spanish)
- Estudio CFD sobre el perfil aerodinámico NACA 4415 que implementa el borde de ataque del tubérculo esférico y sinusoidal
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2752953830
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0183456
References
- https://openalex.org/W1983457630
- https://openalex.org/W1993773795
- https://openalex.org/W1999069830
- https://openalex.org/W2026078846
- https://openalex.org/W2028066192
- https://openalex.org/W2056322706
- https://openalex.org/W2083621929
- https://openalex.org/W2085985646
- https://openalex.org/W2094441672
- https://openalex.org/W2103975473
- https://openalex.org/W2150805640
- https://openalex.org/W2160867756
- https://openalex.org/W2187653107
- https://openalex.org/W2266237019
- https://openalex.org/W2342085521
- https://openalex.org/W2461217181
- https://openalex.org/W2462368721