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Études de l'écoulement aerodynamique sur une aile flexibe en utilisant les codes FLUENT et XFOIL

Birla, George Laurentiu (2008). Études de l'écoulement aerodynamique sur une aile flexibe en utilisant les codes FLUENT et XFOIL. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La maintenance de l'écoulement laminaire sur la plus grande partie de l'extrados d'une aile représente un objectif important dans la conception aérodynamique d'un avion moderne. Cet objectif devrait être accompli dans le cadre du projet global sur l'analyse aérodynamique d'un profil d'une aile équipée d'une peau flexible, d'actionneurs intelligents et des capteurs optiques en utilisant des notions de la dynamique des fluides computationnelle CFD (en anglais : Computational Fluid Dynamics).

Le but de la recherche présentée dans ce mémoire, qui est réalisée dans le cadre du projet global, est de modifier la forme d'un profil laminaire, afin d'obtenir les meilleures caractéristiques aérodynamiques, pour des divers régimes de vol, en déplaçant la position du point de transition, plus proche du bord de fuite.

Dans une première étape, la forme de l'extrados du profil de base, intitulé WTEATEl, a été modifiée pour trouver Tordre de grandeur des forces appliquées aux actionneurs et des déflections maximales du profil, en obtenant ainsi la famille de profils VARAA. Ensuite, à l'aide d'une méthode d'optimisation, nous avons trouvé la forme optimale du profil correspondante à un régime de vol donné, dans le but de maximiser la longueur de la partie laminaire de l'écoulement. Les profils OPTIMl ont été ainsi conçus. Le comportement aérodynamique de profils VARAA et OPTIMl a été analysé. Les logiciels XFoil et Fluent ont été utilisés pour calculer les coefficients aérodynamiques de traînée, de portance et de moment, les polaires, ainsi que les positions du point de transition. Les maillages autour des différents profils analysés sous Fluent ont été construits à l'aide du logiciel Gambit. Nous avons étudié seulement le comportement de l'aile dans un écoulement bidimensionnel, subsonique et visqueux.

Les calculs CFD ont été effectués dans le but d'analyser les résultats obtenus par des essais en soufflerie aérodynamique chez CNRC (le Conseil National de Recherche du Canada), ainsi que pour prédire les futurs essais expérimentaux.

Titre traduit

Aerodynamic flow study over a flexible wing using FLUENT and XFOIL codes

Résumé traduit

In the aerodynamic design of the modem aircraft there is an important objective in keeping the laminar airflow on the most part of the upper surface of the wing. This objective is researched in our global project in which the wing is equipped with a flexible skin, smart actuators and optical sensors, by using Computational Fluid Dynamics codes.

The goal of the research shown in this thesis is to modify the laminar airfoil shape, in order to obtain the best aerodynamic characteristics for different flight regimes, by shifting the transition point position nearest to the trailing edge.

During the first step, the upper surface shape of the reference airfoil WTEATEl was modified in order to calculate the magnitude of the forces applied on the actuators and the magnitude of maximal deflections of the flexible skin; thus, the VARAA airfoils were obtained. Then, using an optimization method we found the airfoil's optimum shape that corresponds to a certain flight condition in order to maximize the length of the laminar flow over the upper surface. In this way the airfoils OPTIMl were conceived. The aerodynamic characteristics of airfoils VARAA and OPTIMl were analyzed. The CFD codes Fluent and XFoil were used to calculate the aerodynamics coefficients of lift, drag, moment, polars and position of transition point. The different meshes which were used by Fluent were built with the code Gambit. We investigated only the 2D, subsonic and viscous airflow.

We used the CFD results in order to analyse the results obtained in the NRC wind tunnel tests, also to predict the future tests.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie, concentration personnalisée". Bibliogr : f. [201].
Mots-clés libres: Aérodynamique. aerodynamique, aile, cfd, code, ecoulement, flexible, fluent, laminaire, optim, profil, varaa, vol, xfoil, wteatei
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Botez, Ruxandra
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 05 août 2010 12:41
Dernière modification: 02 déc. 2016 21:30
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/167

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