CFD study of flow separation control using jets

Aktiv strömningsstyrning är en lovande metod för att förbättra ett flygplans prestanda och för att fördröja eller undvika gränsskiktsseparation. I denna numeriska studie introducerar och utvärderar vi en metod där vi använder kontinuerligt strömmande jetstrålar. Metoden innebär automatisk meshförfining och generering av randvillkor endast utifrån en geometrisk specifikation av jet- strålen. Först används en plan platta för att utveckla analysproceduren och studera flödesstrukturerna. Metoden andvänds sedan för att studera en vingprofil där vi undersöker möjligheten att undvika flödesseparation vid större anfallsvinklar med hjälp av jetstrålar (placerade nära bakkanten på vingen) samt hur jetstrålarna påverkar de aerodynamiska krafterna. Resultaten visar att en virvel utvecklas en bit bakom strålen och expanderar när den transporteras ned- ströms. På ett liknande sätt genererar strålarna för vingen roterande virvlar. Virvlarna ökar omblandningen i gränsskiktet, som då blir mindre benäget att separera. Det visas också att strålarna är effektiva för att förhindra separation upp till en anfallsvinkel av a = 14° och för en minskning av separationsbubblan vid a = 16°, men vid större vinklar är det separerade området för stort och strålen ger ingen förbättring. De beräknade förbättringarna är ganska små, de aerodynamiska krafterna förändras inte nämnvärt och överstegringsvinkeln (stallvinkeln) förblir densamma. Nätkonvergerande resultat var svåra att uppnå med den automatiska meshförfiningen, även om man använder ett stort antal nätpunkter. Fortsatta studier bör inkludera jämförelser med andra nättopologier för att kunna dra slutliga slutsatser om noggrannheten hos den undersökta metodiken.