Flow separa+on Introduc)on to Aeronau)cal Engineering Ir. - PowerPoint PPT Presentation

Flow ¡separa+on ¡ Introduc)on ¡to ¡Aeronau)cal ¡Engineering ¡ Ir. ¡Nando ¡Timmer ¡ Georgepehli ¡-­‑ ¡CC ¡-­‑ ¡BY ¡-­‑ ¡ ¡SA ¡3.0 ¡

CFD ¡example ¡

1.5 C p ¡ 1 0.5 0 0 45 90 135 180 -­‑0.5 θ V -­‑1 -­‑1.5 Adverse ¡ pres. ¡grad. ¡ -­‑2 Inviscid ¡ -­‑2.5 -­‑3 θ ¡ -­‑3.5

1.5 1 Inviscid ¡ 0.5 0 0 45 90 135 180 -­‑0.5 -­‑1 Laminar ¡ -­‑1.5 -­‑2 -­‑2.5 -­‑3 θ ¡ -­‑3.5

Drag ¡distribu+on ¡ Pressure ¡drag ¡ ¡ Fric+on ¡drag ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Separa+on ¡a:er ¡transi+on ¡ Turbulent ¡separaCon ¡

Effect ¡of ¡turbulence ¡ Boundary ¡layer ¡ u/U ¡ A ¡turbulent ¡ boundary ¡layer ¡has ¡more ¡ kine+c ¡energy ¡near ¡the ¡surface. ¡ Laminar ¡ ¡ Thus ¡flow ¡separaCon ¡may ¡be ¡ postponed. ¡ ¡ Turbulent ¡

1.5 1 Inviscid ¡ 0.5 0 0 45 90 135 180 -­‑0.5 Turbulent ¡ -­‑1 θ -­‑1.5 -­‑2 -­‑2.5 -­‑3 θ -­‑3.5

1.4 C d 1.2 Smooth ¡ 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 Reynolds number

Effect ¡of ¡ar+ficial ¡transi+on ¡at ¡same ¡Re ¡ Laminar ¡separaCon ¡ Turbulent ¡separaCon ¡ free transition artificial transition

1.4 C d 1.2 Smooth ¡ 1 0.8 0.6 Roughness ¡2 ¡ 0.4 Roughness ¡1 ¡ 0.2 0 0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 Reynolds number

Kármán ¡vortex ¡street ¡ KTover2 ¡-­‑ ¡CC ¡-­‑ ¡BY ¡-­‑ ¡ ¡SA ¡3.0 ¡

Kármán ¡street ¡in ¡clouds ¡

Aerodynamics ¡in ¡sport ¡ ¡ ¡ Jos ¡Dielis ¡-­‑ ¡CC ¡-­‑ ¡BY ¡ ¡2.0 ¡

Two ¡objects ¡with ¡the ¡same ¡drag ¡force ¡ (Re D =10 5 ) ¡ diameter ¡D ¡ V � 10D ¡

Reynolds ¡number ¡effect ¡ ¡ ¡ a ¡ High ¡C d ¡ Increasing ¡ Reynolds ¡no. ¡ b ¡ C d ¡≈ ¡C d (a) ¡ c ¡ Low ¡C d ¡ Olivier ¡Cleynen ¡-­‑ ¡CC ¡-­‑ ¡BY ¡-­‑ ¡ ¡SA ¡3.0 ¡

Effect ¡of ¡Re ¡on ¡NACA ¡0012 ¡ 2.0 2.0 2.0 2.0 Delft, Re=60,000 C l C l C l C l Delft, Re=60,000 NACA, Re=700,000 1.5 1.5 1.5 1.5 NACA 0012 NACA 0012 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.000 0.000 0.015 0.015 0.030 0.030 0.045 0.045 0.0 0.0 5.0 5.0 10.0 10.0 15.0 15.0 20.0 20.0 C d C d α ( o ) α ( o )

Effect ¡of ¡Re ¡on ¡NACA ¡0012 ¡ 2.0 2.0 Delft, Re=60,000 C l C l NACA, Re=700,000 NASA, Re=6,000,000 1.5 1.5 NACA 0012 1.0 1.0 0.5 0.5 0.0 0.0 0.000 0.015 0.030 0.045 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 C d α ( o )

Flow ¡separa+on ¡ Georgepehli ¡-­‑ ¡CC ¡-­‑ ¡BY ¡-­‑ ¡ ¡SA ¡3.0 ¡