The effect of leading-edge tubercles on airfoil aerodynamic performance

Résumé

Dans cette recherche, l’effet des tubercules, situés au niveau du bord d’attaque, sur les performances aérodynamiques des profils NACA 0010 symétrique et RAF-19 à forte cambrure (aile 2D) est analysé numériquement en utilisant le logiciel ANSYS/CFX et le modèle de turbulence k-ɛ, au nombre de Reynolds de 2.5 × 105. Sur le profil NACA 0010, ces ondulations tendent à réduire le coefficient de portance prédécrochage tout en améliorant le coefficient de portance post-décrochage. De plus, en augmentant la longueur et l’amplitude d’onde des ondulations, le coefficient de portance s’améliore pour des angles d’attaque au-delà du décrochage. Cependant, sur les profils RAF19 modifiés, les améliorations de performance concernant le coefficient de portance sont uniquement observées pour les profils dont la longueur et l’amplitude d’onde sont les plus courts, ce qui pourrait augmenter la CLmax, ainsi que le coefficient de portance avant et après décrochage. Pour chaque type de profils, les ondulations de bord d’attaque tendent à augmenter les coefficients de traînée de tous les profils modifiés. Les résultats concernant les contraintes de cisaillement de la paroi et les tourbillons dans le sens du courant montrent que pour tous les profils modifiés, la couche limite est dynamisée par les tourbillons contrarotatifs générés par les ondulations. Dans cette recherche, l'effet de l'amplitude, de la longueur d'onde et du rapport amplitude/longueur d'onde des tubercules sur la force et l'interaction des tourbillons dans le sens du courant par conséquent, leurs effets sur les coefficients de portance et de traînée des profils modifiés sont discutés. On en conclut qu'alors que l'augmentation de l'amplitude des tubercules entraîne une augmentation de la force des tourbillons dans le sens du courant, l'augmentation de la longueur d'onde des tubercules entraîne une réduction de l'intensité de l'interaction des tourbillons dans le sens du courant. Ainsi, entre les profils NACA 0010 modifiés avec des rapports d'amplitude et de longueur d'onde proches, des valeurs plus élevées du coefficient de portance sont observées aux angles d'attaque post-décrochage sur les profils dont la longueur et l’amplitude d’onde est plus grand. Dans cette recherche, la relation entre les tourbillons dans le sens de l'écoulement et les régions d'écoulement séparées, générées derrière la section en auge des profils modifiés aux angles d'attaque avant décrochage, est également discutée. Ces régions d'écoulement séparées sont responsables de la réduction du coefficient de portance sur les profils modifiés aux angles d'attaque avant décrochage. De plus, durant cette étude, l'effet des bosses générés le long de la corde des profils modifiés et leur influence sur l'interaction des tourbillons dans le sens du courant sont discutés. Ces bosses dans le sens de l'envergure sont générées en raison de préserver le rapport épaisseur/corde lors de la conception des profils modifiés.

Date	20 oct. 2022
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Louis Dufresne (Directeur(-trice))