is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara) Háskólinn í Reykjavík > Tækni- og verkfræðideild > MEd / MPM / MSc verkefni >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/28779

Titill: 
  • Titill er á ensku Numerical Investigation on the Aerodynamic Gliding Performance of an Ornithopter
  • Töluleg straumfræðigreining á svifhæfni flygildis
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Designing a mechanical replica of a nature flyer, which creates lift and thrust by flapping its wings, is a complex problem due to number of factors, such as flight velocity, aircraft weight and environmental conditions and of course the wing geometry selection, which is the key factor to good aerodynamic performance. Flygildi, a private company, has been developing a bird-like unmanned aerial vehicle called the Silent Flyer which needs to be analyzed. In this thesis, the aerodynamic performance and the laminar separation of the flow is investigated at gliding flight conditions using computational fluid dynamic turbulent models. Numerous models are available for such analysis, but none that are general for all CFD problems. For this project five different turbulent models were applied on three different wings in similar flight conditions. Two of the wing analysis are intended for model validation, by comparing them to experimental data of aerodynamic performance and the formation of laminar separation bubbles which heavily affect the aerodynamic performance. The third analysis is performed on the pre-designed wing of the Silent Flyer. For lift and drag modeling, the results show that kω SST, kω SST Low Reynolds and Spalart-Allmaras turbulent models all give acceptable agreement of the experimental data. As for the investigation of laminar separation bubbles, the kω SST Low Reynolds turbulent model show (89±9)% agreement. For the Silent Flyer wing, the results show that the laminar separation bubble forms in three regions of the wing simultaneously, covering from 16% to 63% of the total surface of the wing. At the angle of 6° the laminar separation bubble at the upper surface burst which highly increases the drag. At the same time the lifting slope increases up to angle of 10° where the wing stalls. The laminar separation bubbles have high impact on the aerodynamic performance and therefore, the wing shape is a very important factor of flow in low Reynolds condition. The current wing geometry could be improved by adding more curvature on the upper and lower surface to help air circulation and reduce adverse pressure gradient and therefore the separation of the flow.

  • Hönnun á vélrænum flygli sem skapar knýr og lyftikraft með vængslætti er flókið verkefni sökum margþættra áhrifavalda, svo sem vængsniðs, flughraða, þyngdar og annarra umhverfisþátta. Vængsniðið er lykilatriði þegar kemur að straum- og loftaflsfræðilegri frammistöðu. Flygildi ehf. hefur verið að þróa ómannaðan vélfugl og loftaflsfræðilega flughæfni hans þarf að kanna. Í þessu verkefni er líkan af vængjum vélfuglsins skoðað með tölulegri straumfræðigreiningu, með tilliti til svifhæfni. Nokkur fjöldi er til af slíkum reiknilíkönum en ekkert eitt sem hentar almennt fyrir öll slík verkefni. Í þessu verkefni eru fimm mismunandi reiknilíkön sem ætluð eru fyrir iðustreymi, prófuð á þremur vængsniðum við sambærileg skilyrði. Tvö líkananna eru ætluð til þess að sannreyna virkni straumfræðigreiningar á áður rannsökuðum vængsniðum, annars vegar á svifhæfni og hins vegar á myndun lagstreyminna aðskilnaðarkúlna sem hafa mikil áhrif á svifhæfni. Þriðja líkanið er af frumhönnun vængsniðs vélfuglsins sem hefur óþekkta flughæfni. Sannreyning straumfræðigreiningarinnar sýnir að k! SST, k! SST Low Reynolds og Spalart-Allmaras reiknilíkönin gefa öll góða nálgun á svifhæfni þekkta vængsniðsins. Hvað varðar myndun lagstreyminna aðskilnaðarkúlna á yfirborði vængsniðsins, gefur k! SST Low Reynolds reiknilíkanið samsvörun uppá ¹89 9º%. Niðurstöður k! SST Low Reynolds sýna að lagstreymnar aðskilnaðarkúlur myndast á þremur svæðum á vængsniði vélfuglsins og þekja frá 16% til 63% af heildaryfirborði hans. Á efra yfirborði vængsniðsins myndast slík kúla þegar áfallshorn vængsins fer yfir -2° og vex þar til áfallshornið nálgast 6° þar sem hún springur og loftstreymið skilur sig frá yfirborðinu. Lyftikrafturinn eykst upp að 10° þar sem verður ofris og lyftikrafturinn fellur niður. Vængsnið vélfuglsins má bæta með því að sveigja yfirborðið til þess að auðvelda straumflæði, koma í veg fyrir neikvæðan þrýstistigul og formun lagstreyminna aðskilnaðarkúlna.

Samþykkt: 
  • 31.8.2017
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/28779


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
MSc_Bjartmar_Egill_Hardarson_2017.pdf11.88 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna