Oscillating airfoil haw been challenged for the dynamic stalls of airfoil am wind turbines at high angle of attach. Especially, the pressure oscillation has a huge effect on noise generation, structure damage, aerodynamic performance am safety, because the flow has strong unsteadiness at high angle of attack. In this paper, the unsteady aerodynamics coefficients were analyzed for the oscillating airfoil at high angle of attack around two dimensional NACA0012 airfoil. The two dimensional unsteady compressible Navier-Stokes equation with a LES turbulent model was calculated by OHOC (Optimized High-Order Compact) scheme. The flow conditions are Mach number of 0.2 and Reynolds number of $1.2{\times}10^4$. The lift, drag, pressure distribution, etc. are analyzed according to the pitching oscillation. Unsteady velocity field, periodic vortex shedding, the unsteady pressure distribution, and the acoustic fields are analyzed. The effects of these unsteady characteristics in the aerodynamic coefficients are analyzed.
For study on the unsteady wall interference effect, flows around a forced oscillating airfoil in closed test-section wind tunnels have been numerically investigated by solving compressible Navier-Stokes equations. The numerical scheme is based on a node-based finite-volume method with the Roe's flux-difference splitting and an implicit time-integration method coupled with dual time-step sub-iteration. The Spalart-Allmaras one-equation model is employed for the turbulence effect. The computed results of the oscillating airfoil having a thin wake showed that the lift curve slope is increased and the magnitude of hysteresis loop is reduced by the interference effects. Since the vortex around the airfoil is generated and convected downstream faster than the free-air condition, the phase of lift, drag and pitching moment coefficients was shifted. The pressure on the test section wall shows harmonic terms having the oscillating frequency contained in the wail effect.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.44
no.1
s.151
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pp.16-25
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2007
Studies of unsteady-airfoil flows have been motivated mostly by efforts to avoid. or reduce such undesirable effects as flutter, noise and vibrations, dynamic stall. In this paper, we carry out a computational study of viscous flows around a two-dimensional oscillating airfoil to investigate unsteady effects in these important and challenging flows. A fully implicit incompressible RANS solver has been used for calculating unsteady viscous flows around an airfoil. The cell-centered End order finite volume method is utilized to discretize governing equations. in order to ease the flow computation for fluid region changing in time, improve the qualify of solution and simplify the grid generation for an oscillating airfoil flow, the computational method adopts a moving and deforming grid generation technique based on the multi-block grid topology. The numerical method is applied for calculating viscous flows of an oscillating NACA 0012 in uniform flow. The computational results are compared with available experimental data. Computed results are compared with experimental data and flow characteristics of the experiment are reproduced well In the computed results.
An experimental study was carried out to investigate the reduced frequency effect on the near-wake of an elliptic airfoil oscillating in pitch. The airfoil was sinusoidally pitched around the center of the chord between -5$^{\circ}$and +25$^{\circ}$angles of attack at an airspeed of 3.4 m/s. The chord Reynolds number and reduced frequencies were 3.3 ${\times}$10$^4$, and 0.1, 0.7, respectively Phase-averaged axial velocity and turbulent intensity profiles are presented to show the reduced frequency effects on the near-wake behind the airfoil oscillating In pitch. Axial velocity defects in the near-wake region have a tendency to increase in response to a reduced frequency during pitch up motion, whereas it tends to decrease during pitch down motion at a positive angle of attack. Turbulent intensity at positive angles of attack during the pitch up motion decreased in response to a reduced frequency, whereas turbulent intensity during the pitch down motion varies considerably with downstream stations. Although the true instantaneous angle of attack compensated for a phase-lag is large, the wake thickness of an oscillating airfoil is not always large because of laminar or turbulent separation.
A flowfields around a NACA0012 airfoil pitching about a 1/4 chord and plunging in vertical displacement are analyzed by solving two-dimensional compressible Navier-Stokes equations. A steady solution was solved first as a validation of the code used and the results were compared with experimental data. Then as a unsteady case, the oscillatory airfoil was solved to compare the results with experimental data. Oscillating rate of pitching and plunging motion was set to have analogy and the magnitude of plunging was set using the magnitude of pitching angle of attack. Finally combined pitching and plunging motion was solved to show the effect of 2 different types of oscillating motion of the airfoil.
A modified version of SST turbulence model is suggested to simulate unsteady separated flows over oscillating airfoils. The original SST model, which shows good performance in predicting various steady flows, often results in oscillatory behavior of aerodynamic loads in large separated flow regions. It is shown that this oscillatory behavior is due to the adoption of the absolute value of vorticity in generalizing the original model. As a remedy, a modification is made such that the vorticity in the original SST model is replaced by strain rate. The present model is verified for a mild separated airfoil flow at fixed angle of incidence and for unsteady flowfields about oscillating airfoils. The results are compared with BSL model and original SST model. It is illustrated that the present model gives a better agreement with the experimental results than other two models.
During landing approach, an airplane could experience dynamic unstable motion by the combination of a gust and elevator control to cancel the disturbances. This situation is dangerous and could lead to a loss of an airplane. In this paper, numerical analysis was used to study the effect of pitch oscillating 2-D high lift devices in a landing condition. Experimental data on a pitching naca0012 airfoil was used for code validation. Dynamic characteristics of an airfoil, single slotted flap for mid-class passenger aircraft were analyzed. Unsteady Navier-Stokes analysis was performed with Spalart-Allmaras turbulence model for separation dominant low speed flow. As a result, flow hysteresis of a flapped airfoil was more complex than that of an oscillating airfoil. So, dynamic analysis of a flap in a landing condition is very important for operational safety.
A boundary layer visualization was carried out in order to investigate the influence of Reynolds number on an oscillating airfoil. An NACA 0012 airfoil is sinusoidally pitched at the quarter chord point with oscillation amplitude of ${\pm}6^{\circ}$. A smoke-wire technique was employed to visualize the boundary layer and the near-wake. The freestream velocities are 1.98, 2.83 and 4.03m/s and corresponding chord Reynolds numbers are $2.3{\times}10^4,\;3.3{\times}10^4$, and $4.8{\times}10^4$, respectively. As the reduced frequency of K=0.1 is fixed, the corresponding frequency of an airfoil was adjusted in each case. The results reveal that the point at which the shear stress in an unsteady boundary layer separation disappears does not correspond with the position of the breakdown of the boundary layer, and that the breakdown of the boundary layer occurs further downstream.
The aerodynamic characteristics of the oscillating airfoil(NACA0012) were measured by experimental methods by using the airfoil oscillating test rig installed at KARI 1m wind tunnel. The chord of the airfoil is 0.2m and the span is 0.75m. The lift and pitching moments were calculated by integrating the surface pressure measured by strain-gage type pressure sensors. The test condition is like this : the reduced oscillating frequency(k) < 0.1, Re ~ 820,000, Mach < 0.25. The test results were compared with the reference data published by other facilities.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.9
no.1
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pp.111-120
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2008
A particle image velocimetry (PIV) technique was employed to investigate the effects of blowing jet on the flow characteristics over stationary and pitch-oscillating airfoils. The Reynolds number was $7.84{\times}10^5$ based on the chord length. It was found that for stationary airfoil cases, continuous and pulsating blowing jets successfully reduced separated wake region at high angles of attack. A comparison study of two different types of jet blowing indicated that pulsating jet is more effective than continuous jet for flow separation control. Pulsating leading-edge blowing postpones flow separation and increased stall angle of attack by $2^{\circ}{\sim}3^{\circ}$. For pitch-oscillating airfoil cases, the PIV results showed that blowing jet efficiently delays the separation onset point during pitch-up stroke, whereas it does not prevent flow separation during pitch-down stroke, even at angles of attack smaller than static ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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