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Improvement of subsonic wall corrections in an industrial wind tunnel

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Toledano Escalona, Alvaro (2019). Improvement of subsonic wall corrections in an industrial wind tunnel. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The National Research Council 5ft Trisonic Wind Tunnel enables testing of half-span models at a high Reynolds number cost effectively, however there is the possibility of experiencing relatively larger wall-interference effects compared to full span tests. Subsonic wall-interference effects due to the partially open boundaries at the NRC 5ft wind tunnel are corrected by the “one-variable” method, resulting in corrections in Mach number and angle of attack for the measured quantities. This dissertation introduces the need for adequately correcting for wall interference in subsonic half-model wind-tunnel testing in both pre-stall and post-stall conditions. The one-variable method is described and several aspects that require validation and improvement in this method are pointed out based on specific experimental and numerical results obtained for different test articles.

An initial assessment of the influence of the different possible tunnel configurations and computational parameters is defined based on experimental data from a test performed on a scaled model of the Bombardier Global 6000 business jet. This initial study unveils some of the weaknesses of the one-variable method. While this method provides accurate wall corrections during tests in pre-stall conditions; it is unable to generate reliable corrections in stall. Partially, this is due to the development of flow separation on a model tested at subsonic flow conditions reaching stall, not currently accounted for by the potential theory model representation used by the wall-correction methodology at the NRC 5ft TWT. Possible improvements to this singularity representation, paramount to the one-variable method, are then investigated. This revision of the model representation is based on high fidelity free-air CFD solutions for the NASA Common Research Model, validated by experimental data sets obtained from a semispan version of the CRM tested at the NRC 5ft Trisonic Wind Tunnel. The improved potential representation is tested on solid-wall experimental wind-tunnel data to present more reliable behavior of the wall-interference correction estimates when substantial wing stalling is encountered.

Titre traduit

Améliorations des corrections de parois en écoulement subsonique dans une soufflerie industrielle

Résumé traduit

La soufflerie trisonique de 5 pieds du Conseil National de Recherches du Canada permet de réaliser des essais demi-maquette à un nombre de Reynolds élevé de façon efficace. En revanche, on peut s’attendre à des effets d'interférence des murs relativement plus importants que ceux rencontrés lors des essais avec des maquettes à pleine envergure. Les effets d'interférence de paroi subsoniques dus aux limites partiellement ouvertes de la soufflerie de 5 pieds du CNRC sont corrigés par la méthode “one-variable”. Cette méthode fournit des corrections pour le nombre de Mach et de l'angle d'attaque mesurés. Dans ces travaux est introduit le besoin de corriger de manière appropriée l’interférence des parois dans les essais demi-maquette en écoulement subsonique, avant et après le décrochage.

Une évaluation initiale de l'influence des différentes configurations de la soufflerie et des paramètres de calcul possibles, est définie à partir de données expérimentales provenant d'un essai effectué sur un modèle à échelle réduite du jet d'affaires Bombardier Global 6000. Cette étude initiale met en lumière les limitations de la méthode one-variable. Bien qu’elle fournisse des corrections de paroi précises pendant les essais dans des conditions de pré-décrochage, cette méthode ne permet pas de générer des corrections fiables en conditions de décrochage. Cela est dû en partie au fait que le modèle utilisée par la méthode de correction des murs, basé dans la théorie d’écoulement potentiel, ne prends pas actuellement en compte ces conditions. Des améliorations de cette représentation potentielle du modèle, essentielle à la méthode one-variable, sont étudiées par la suite. Cette révision de la représentation du modèle est basée sur des résultats CFD obtenus pour le NASA Common Research Model, validés ensuite par des données expérimentales obtenues à partir d'une version demi-maquette du CRM testée à la soufflerie trisonique de 5 pieds du CNRC. La nouvelle représentation potentielle proposée, est finalement testée sur des données expérimentales de soufflerie à paroi solide, ce qui permet d’obtenir des corrections de paroi plus fiables lorsque le décrochage de l'aile est significatif.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for the degree of doctor of philosophy". Comprend des références bibliographiques (pages 107-114).
Mots-clés libres: soufflerie, interférence parois, corrections parois, demi-maquette, essais au sol, écoulement subsonique, mécanique des fluides numérique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Weiss, Julien
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 02 déc. 2019 21:01
Dernière modification: 02 déc. 2019 21:01
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2414

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