Effect of yaw angle on vortex formation over a slender delta wing

Abstract

Bu çalışmada sapma açısının, süpürme açısı Λ=70° olan bir delta kanat üzerindeki girdaplı akışa olan etkisi nitel ve nicel deneysel yöntemlerle incelenmiştir. Deneyler, kanat hücum açısı 25°≤α≤35° aralığında ve sapma açısı 0°≤β≤20° aralığında gerçekleştirilmiştir. Girdap kırılma noktaları, girdapların kanat üzerinde hareket ettiği yörüngeler ve girdapların etkileşimi boya görselleştirme deneyleri ile incelenmiştir. Stereo parçacık görüntülemeli hız ölçme yöntemi (Stereo-PIV) ile akış alanında anlık hızlar ölçülerek zaman ortalama hız vektörleri, akım çizgileri, çevrinti eşdeğer eğrileri Reynolds gerilmeleri, hız çalkantıları ve türbülans kinetik enerjisi gibi değişkenlerin türbülans istatistikleri incelenmiştir. Gaz yağı ile yüzey görselleştirme deneyinde ise akışın kanat yüzeyindeki ayrılma ve tutunma noktaları görselleştirilmiştir. Yüzey basınç deneylerinde ise kanat yüzeyindeki basınç katsayısı, Cp dağılımı incelenmiştir. Deneysel sonuçlara göre sapma açısı, β olmadığı durumda delta kanat üzerinde simetrik bir akış yapısı oluşmakta fakat delta kanada sapma açısı, , β verilmesiyle akış yapısı önemli ölçüde değişmekte ve asimetrik bir akış yapısı oluşmaktadır. Sapma tarafındaki girdabın çökme noktası kanattan oldukça uzağa doğru hareket etmekte ve kanat üzerindeki izlediği yol hücum kenarına doğru kaymaktadır. Sapmanın tersi tarafındaki girdap çökme noktası kanat ucuna doğru hareket etmekte ve kanat üzerindeki izlediği yol kanat merkez çizgisine doğru kayarak kanat yüzeyine yayılmaktadır. Ayrıca, sapma açısının, β; hız bileşenleri, türbülans istatistikleri ve basınç katsayısı, Cp dağılımları üzerinde oldukça etkili olduğu görülmüştür.

In this study, effects of yaw angle, β on the vortical flow over a delta wing which has a 70° sweep angle, Λ were investigated qualitatively and quantitatively by means of different experimental techniques. Experiments were performed as a function of angles of attack, in the range of 25°≤α≤35° and yaw angles in the range of 0°≤β≤20°. Leading edge vortex breakdown locations, trajectories of these vortices and their interactions were observed using dye visualizations. Time-averaged velocity vectors, pattern of streamlines, velocity components, contour of vorticity distributions, turbulence statistics such as Reynolds stress correlations, distribution of fluctuating velocities and turbulent kinetic energy were determined using instantaneous velocities measured by Stereo Particle Image Velocimetry (Stereo PIV). Separation and reattachment lines on the surface of the delta wing were also observed using surface oil visualization. Distribution of pressure coefficients Cp over the surface of the delta wing were calculated using pressure measurements. Results revealed that in the absence of the yaw angle, β symmetrical flow structure forms over the delta wing but when delta wing is yawed symmetrical flow structure is altered considerably. Windward side vortex breakdown location moves upstream, close to the apex of delta wing. Trajectories of the vortices moved towards the central axis of the delta wing. Disordered vortices are observed to spread over the surface of the delta wing. Leeward side vortex breakdown location moves downstream of the delta wing and its trajectory slips towards the leading edge. Furthermore, variation of yaw angles, β are observed to have significant effects on the distribution of velocity components, turbulence statistics and distribution of pressure coefficients, Cp over the surface of the delta wing.