Ασταθής αεροδυναμική φόρτιση πτέρυγας σε περιοδική και τυρβώδη ροή

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία ασχολείται με το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης πτερυγίων με περιοδικά τυρβώδη απορεύματα, ένα πρόβλημα που συναντάται εκτός των άλλων και στις μοντέρνες ανεμογεννήτριες παραγωγής ισχύος. Γενικά, αλληλεπιδράσεις σωμάτων με απορρεύματα απαντώνται σε πολλά επιστημονικά πεδία (ρευστομηχανική, δυναμική, θερμοδυναμική, μεταφορά θερμότητας, χημικές διεργασίες κ.α.) με ποικίλες τεχνολογικές εφαρμογές (πτητικές μηχανές, στροβιλοκινητήρες-jet, εναλλάκτες θερμότητας, αντιδραστήρες κ.α.). Ένα τέτοιο πρόβλημα είναι η αλληλεπίδραση δίνης-πτερυγίου (BVI...blade-vortex interaction) που παρουσιάζεται σε στροβιλομηχανές. Τα πτερύγια των ελικοπτέρων παραδείγματος χάριν κατά την λειτουργία σε ειδικές συνθήκες ή σεκατάσταση ελιγμών προσπίπτουν στις εκρεόμενες δίνες ακροπτερυγίου (tip trailing vortices)). Επίσης στην κατηγορία αυτή ανήκει και η αλληλεπίδραση στάτορα ρότορα (RSI...rotor-stator interaction) που εμφανίζεται π.χ. μεταξύ των διαδοχικών βαθμιδών στις αξονικές στροβιλομηχανές. Για την μελέτη της αλληλεπίδρασης των πτερυγίων με τυρβώδη και περιοδικά απορεύματα κατασκευάστηκε πειραματική διάταξη δημιουργίας ημιτονοειδούς ροής αέρα, αλλά και σύνθετης ροής με την προσθήκη στην ημιτονοειδή και τυρβώδους ροής. Η όλη κατασκευή τοποθετήθηκε σε αεροσήραγγα υποηχητικής ροής του εργαστηρίου Μηχανικής Ρευστών και Στροβιλομηχανών του Τ.Μ.Μ.Β και διεξήχθησαν όλες οι μετρ'σεις που παρουσιάζονται στην παρούσα μελέτη. Στην μεταπτυχιακή εργασία που εκπονήθηκε, εστιάζεται η προσοχή στην ρευστομηχανική συμπεριφορά απορεύματος ταλαντούμενων πτερυγίων που αλληλεπιδρά με πτερύγιο και επάγει σε αυτό δυναμικά μεταβαλλόμενα φορτία, όπως επίσης και ο συνδυασμός αυτών των φορτιών με τυρβώδη ροή.