Αεροδυναμική ανάλυση διάταξης εισαγωγής αεροπορικού αεριοστροβίλου και η αλληλεπίδρασή της με τον ανεμιστήρα

Abstract

Στην παρούσα εργασία αναλύθηκε το πεδίο ροής στην εισαγωγή ενός αεροπορικού αεριοστροβίλου σε διάφορες γωνίες προσβολής, καθώς και η επίδραση των διαταραχών που προκύπτουν στη λειτουργία του ανεμιστήρα. Για τη γεωμετρία της διάταξης εισαγωγής χρησιμοποιήθηκε το αεροδυναμικό κάλυμμα (nacelle) του αεροσκάφους NASA CRM, το οποίο ανέπτυξε ο εν λόγω οργανισμός για ερευνητικές εργασίες αεροναυπηγικής. Ως ανεμιστήρας χρησιμοποιήθηκε ο αξονικός συμπιεστής NASA Rotor 67, μία πρακτική που συναντάται σε πολλές σχετικές εργασίες. Στόχος της εργασίας ήταν η τοποθέτηση του ανεμιστήρα εντός της εισαγωγής και η πλήρης τρισδιάστατη ανάλυση του συστήματος διάταξης εισαγωγής – ανεμιστήρα σε διάφορες γωνίες προσβολής, ώστε να εξεταστεί η δημιουργία διαταραχών εντός της εισαγωγής και η αλληλεπίδραση αυτών με τον ανεμιστήρα. Οι αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν μπορούν να χωριστούν σε δύο μέρη, εκείνες που αφορούσαν στην επιβεβαίωση πειραματικών αποτελεσμάτων (validation studies) και εκείνες που περιλάμβαναν την ανάλυση του συστήματος καλύμματος κινητήρα – ανεμιστήρα (nacelle – fan) . Έτσι πρώτα επιβεβαιώθηκαν τα πειραματικά αποτελέσματα, προκειμένου να αποκτηθεί μία εικόνα και να αξιολογηθεί η πιστότητα των αεροδυναμικών αναλύσεων. Στα αντίστοιχα κεφάλαια της εργασίας, παρουσιάζεται η συγκεκριμένη συζήτηση, συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των αναλύσεων τόσο με πειραματικά δεδομένα από τις μετρήσεις της NASA, όσο και με άλλα υπολογιστικά αντίστοιχων εργασιών από την βιβλιογραφία. Στην συνέχεια παρουσιάζεται η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την εύρεση της σωστής αξονικής θέσης του ανεμιστήρα εντός της εισαγωγής, με την ανάλυση ακολούθως να προχωρά με τα στάδια της προετοιμασίας και τα αποτελέσματα των αναλύσεων του πλήρους συστήματος. Εξετάζονται τόσο τα αριθμητικά όσο και τα ποιοτικά αποτελέσματα που αυτές έδωσαν, από όπου προέκυψαν αρκετά χρήσιμα συμπεράσματα. Οι αναλύσεις του πλήρους συστήματος επιβεβαίωσαν ποιοτικά τη συμπεριφορά που καταγράφεται σε αντίστοιχες εργασίες, προβλέποντας τη δημιουργία διαταραχών για πτήση σε μεγάλες γωνίες προσβολής, οι οποίες ξεκινούν από το χείλος της εισαγωγής και φτάνουν μέχρι την είσοδο του ανεμιστήρα. Επίσης σημειώθηκε η ύπαρξη διαταραχών και στην έξοδο του ανεμιστήρα, εγείροντας νέους προβληματισμούς και πεδία μελλοντικής εξέλιξης της μελέτης. Η εργασία ολοκληρώνεται με μία ανασκόπηση όλων των αναλύσεων που πραγματοποιήθηκαν, συζητώντας φαινόμενα που παρατηρήθηκαν στις αναλύσεις επιβεβαίωσης των πειραματικών δεδομένων. Η πλειοψηφία των συμπερασμάτων ωστόσο, πηγάζει από τις αναλύσεις του συστήματος συνολικά, ενώ γίνονται και προτάσεις για μελλοντική έρευνα.