Contribuţii la studiul efectului Coandă pe configuraţii geometrice radiale la viteze mari

Abstract

Scopul acestei teze este de a studia parametrii curgerii unui jet de aer expulzat printr-un ajutaj convergent radial peste suprafața exterioară a unui profil axial simetric cu rază de curbură mică (profil Coandă axial simetric). Jetul de aer este expulzat pe la partea superioară a profilului, printr-un ajutaj radial cu o anumită geometrie, ai cărui parametri geometrici principali (înălțimea fantei, h și lungimea ajutajului, Da) pot fi modificați. Spre deosebire de alte studii, lucrarea de față abordează studiul jeturilor și la regimuri transonice de curgere (M≈1). Pentru crearea jeturilor radiale s-a utilizat un ajutaj radial axial simetric, alimentat cu aer sub presiune care are particularitatea că schimbă direcția de curgere a aerului cu 900, transformând curgerea axială în curgere radială. Atât presiunea totală a aerului la intrarea în ajutaj, cât și geometria ajustajului pot fi variate pentru obținerea unor viteze cât mai mari ale jetului la ieșirea din ajutaj. Pentru a suplini lipsa unor date experimentale, greu de obținut din cauza dimensiunilor reduse ale modelului experimental, s-a folosit și un model de calcul. Sistemul de ecuațiile utilizat pentru descrierea curgerii în jurul modelului numeric a fost sistemul RANS, deoarece curgerea a fost considerată în întregime turbulentă. Modelul de turbulență folosit pentru închiderea sistemului de ecuații a fost modelul SST k-ω. Prin compararea datelor numerice cu cele experimentale s-a constatat că modelul de turbulență ales este adecvat pentru aceste configurații geometrice şi intervalele parametrilor de rulare. Sistemul de ecuații a fost rezolvat numeric folosind softul comercial Ansys FLUENT. Modelul experimental a fost plasat în camera de testare a sufleriei subsonice a INCAS - București (Institutul Național de Cercetare-Dezvoltatre în Domeniul Ingineriei Aero-Spațiale „Elie Carafoli”). Viteza jetului la ieșirea din ajutaj a fost determinată cu metoda firului cald. Pentru determinarea distribuției de presiuni statice pe extradosul profilului s-au folosit prize statice, plasate echidistant pe patru meridiane pe extradosul profilului Coandă. Presiunile au fost citite succesiv, pentru fiecare priză de presiune, cu ajutorul unor comutatoare de tip scanivalvă, prin intermediul unui senzor diferențial. Datele au fost achiziționate printr-un soft specializat și stocate de un sistem de achiziție de date. Forța de tracțiune a fost măsurată prin legarea platoului inelar direct la lanțul de determinare a forței de portanță a balanței aerodinamice (profilul fiind rigid fixat). Pentru fiecare test s-au notat valorile presiunii totale de alimentare, diametrul plăcii superioare a ajutajului și înălțimea fantei.