Unsteady ground effects on the aerodynamic coefficients of thick airfoils

Abstract

A model based on the image technique developed previously to compute the unsteady potential flow around cambered plates moving near the ground was extended to handle airfoils with thickness The airfoil and its image were represented by panels with linearly varying vortices A wake that grew with time was formed as a result of vortex shedding from the trailing edge to satisfy the unsteady Kutta condition The model was used to study the effects of airfoil thickness ratio position of maximum thickness and thickness pro le shape on the relative deviations in the aerodynamic coefficients (from their values far from ground) as the airfoil approaches the ground For negative pitch angles i e nose below trailing edge the results indicated that thickness effects on the relative deviations are generally very small This is in sharp disagreement with the results in steady ground effect which indicated substantial thickness effects When the pitch angle is positive the relative deviations were observed to drop near ground with increasing thickness ratio in agreement with the trends obtained by using the steady approach This trend was attributed to suction on the lower surface of the airfoil caused by a “Venturi effect” very close to the ground as demonstrated by computed pressure distributions

تم تعديل أنموذج عددي مبني على طريقة الصور المعكوسة استنبط سابقا لحياب السريان غير المستقر حول الألواح المحدبة التي تطير بالقرب من الأرض وذلك لكي يمكن تطبيقه على مقاطع الأجنحة السميكة يشتمل هذا التعديل على تمثيل المقطع وصورته برقائق سطحية ذات دولمية متغيرة خطيا ولتحقيق "شرط كتا" تتوالد الدوامات من مؤخرة المقطع مكونة مخرج ينمو مع الوقت واستخدم الأنموذج المعدل لدراسة نسبة السماكة وشكل المقطع وكذلك موقع أقصى السماكة على التغيرات في المعاملات الأيروديناميكية وذلك عندما يقترب المقطع من الأرض مقارنة بقيمتها بعيدا عن الأرض أظهرت النتائج أن تأثير السماكة على التغيرات في المعاملات الأيروديناميكية يكون صغيرا عندما تكون مقدمة المقطع أقرب إلى الأرض من مؤخرته وتتعارض هذه النتيجة مع النتائج المستنبطة باستخدام طريقة التأثير الأرضي المستقر التي تظهر تأثيرات عالية لسماكة المقطع، أما عندما تكون مقدمة المقطع أبعد عن الأرض من مؤخرته فقد أظهرت النتائج الحالية أن التغيرات في المعاملات تقل بالقرب من الأرض كلما زادت نسبة السماكة وهذا يتفق مع طريقة السريان المستقر يمكن غزو النتيجة المشار إليها إلى تأثير التفرييغ (الشفط) على السطح الأسفل للمقطع الناتج عن "تأثير فينشوري" عندما يكون المقطع قريبا جدا من الأرض ويتفق هذا التفسير مع نتائج حسابات توزيع الضغط على المقطع