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논문 기본 정보

자료유형
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저널정보
대한기계학회 Journal of Mechanical Science and Technology Journal of Mechanical Science and Technology Vol.21 No.9
발행연도
2007.9
수록면
1,388 - 1,397 (10page)

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The generation of aerodynamic forces by a plunging NACA0012 airfoil at a Reynolds number of 20,000 was studied for a range of non-dimensional plunge frequencies k and amplitudes h using a 2D unsteady compressible Navier-Stokes solver, an unsteady panel method (UPM) and Garrick’s analysis. Calculations using these two methods indicate that the forces collapse reasonably well with kh (or equivalently the Strouhal number), but are only weak functions of k. In contrast results from the NS code indicate that the forces are dependent on both k and kh independently, with large variations at low frequencies. The frequency dependence was found to be a result of vortex shedding from the leading edge of the airfoil, and appears to result from two factors. Firstly at high plunge frequencies k, the leading edge vortex does not have sufficient time to grow, whereas at low k the vortex can become a sizeable fraction of the airfoil chord before separating. Secondly once the vortex separates, it is convected downstream over the surface of the airfoil. Due to the low pressure in the vortex core, thrust is maintained while the vortex is upstream of the airfoil maximum thickness point (where the airfoil surface is tilted upstream and the vortex low pressure creates an upstream suction force). Once past this point, the airfoil surface is tilted downstream and the vortex contributes to drag rather than thrust. At high plunge frequencies the vortex cannot be convected far downstream before the motion cycle creates another leading edge vortex on the opposite side of the airfoil, so the impact is lessened. At low k however the vortex travels far downstream over the airfoil surface, causing drag for a larger portion of the flapping cycle, and therefore lower propulsive efficiency. These results have strong implications on how the thrust and the propulsive efficiency can be maximised by controlling the relative amplitudes and phases of combined pitching and plunging motions of an airfoil.
#Plunging airfoil #Oscillating airfoil #Thrust generation #Navier-Stokes solver #Unsteady panel method

목차

Abstract
1. Introduction
2. Analytical and numerical methods
3. Comparison of aerodynamic force calculations with experiments
4. The role of leading edge vortex shedding
5. Conclusion
References

참고문헌 (17)

참고문헌 신청
1. [학술지(정기간행물)] - / 1998 / Oscillating Foils Of High Propulsive Efficiency 360 : 4172 ~ google schola 2. [학술지(정기간행물)] - / 2000 / Experimental Simulation of Fish-Inspired Unsteady Vortex Dynamics on a Rigid Cylinder 122 (2) : 219 ~ 238 google schola 3. [학술지(정기간행물)] - / 1978 / The Unsteady Motion of a Two-Dimensional Aerofoil in Incom-pressible Inviscid Flow Journal of Fluid Mechanics 87 : 159178 ~ google schola 4. [학술지(정기간행물)] - / 1994 / Two-Dimensional Unsteady Leading-Edge Separation on a Pitching Airfoil 32 : 673680 ~ google schola 5. [학술지(정기간행물)] - / 1997 / Computational Prediction of Airfoil Dynamic Stall 33 : 759 ~ 846 google schola

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UCI(KEPA) : I410-ECN-0101-2009-550-016980850