Effect of thickness-to-chord ratio on aerodynamics of nonslender delta wing

Abstract

Delta kanatlar üzerinde akış karakterizasyonu bu kanatların insansız hava araçları(UAV'ler) tasarımlarında yaygın kullanımı nedeniyle son yıllarda önem kazanan birkonu olmuştur. Literatürde, sadece birkaç çalışma, aerodinamik performans vedelta kanatları üzerindeki ayrıntılı akış yapısı üzerinde kanat kalınlığı etkisinibildirmiştir.Bu araştırmada, kalınlık veter oranının ?/? 45 derece ok açılı delta kanatlarınaerodinamik yapısı üzerindeki etkisi, düşük hızlı bir rüzgar tünelinde, yüzey basınçölçümü, dumanla akış görüntüleme, parçacık görüntülemeli hız ölçüm tekniği vekuvvet ölçümü teknikleri kullanılarak incelenmiştir.Kalınlık-veter oranı %2 ile %15 arasında değişen delta kanatlar, geniş atak açısı ve Reynolds sayısı aralığındaincelenmiştir. Sonuçlar, ?/? oranının akış yapısı üzerindeki etkisinin oldukçaönemli olduğunu göstermektedir. Düşük hücum açıları için, ?/? oranı arttıkça,kanat üzerindeki girdap yapısının güçlendiği görülmektedir. Öte yandan, düşük ?/?oranındaki kanatlarda yüksek ?/? oranlarına sahip kanatlara kıyasla, 3 boyutluyüzey ayrılmasıyla daha yüksek hücum açılarında karşılaştığı söylenebilir. Busonuçlar, yüksek ?/? oranına sahip kanatların düşük hücum açılarında daha yüksekboyutsuz kaldırma kuvveti katsayılarına, CL, ulaştığı ancak düşük ?/? oranınasahip kanatlar için, boyutsuz kaldırma kuvveti katsayısının en yüksek ve yüksekhücum açılarında ortaya çıktığı kuvvet ölçüm sonuçları ile desteklenmektedir. Busonuçlar gösteriyor ki, düşük ?/? oranındaki kanatlar perdövitese girmeye karşıdaha dayanıklıdırlar. Boyutsuz kaldırma kuvveti katsayısı ve sürtünme katsayısıoranı, CL/CD, incelendiğinde ise, t / C oranındaki artış, CL/CD değerinin kayda değerbir miktarda düşüşe neden olduğunu görülmektedir.

Flow characterization over delta wings have gained attention in recent decades dueto their prevailing usage in designs of unmanned air vehicles (UAVs). In literature,only a few studies have reported wing thickness effect on both the aerodynamicperformance and detailed flow structure over delta wings.In the present investigation, the effect of thickness-to-chord (?/?) ratio onaerodynamics of a non-slender delta wing with 45 degree sweep angle ischaracterized in a low-speed wind tunnel using laser illuminated smokevisualization, surface pressure measurements, particle image velocimetry, and forcemeasurements. The delta wings with ?/? ratios varying from 2 % to 15 % are testedat broad ranges of angle of attack and Reynolds number. The results indicate thatthe effect of ?/? ratio on flow structure is quite substantial. Considering the lowangles of attack where the wings experience leading edge vortex structure, thestrength of the vortex structure increases as the ?/? ratio increases. However, low?/? ratio wings have pronounced surface separations at higher angle of attackcompared to the high ?/? ratio wings. These results are well supported by the forcemeasurements such that high ?/? ratio wings induce higher lift coefficients, CL, atlow angles of attack, whereas maximum CL values are higher and appear at higherangle of attack for low ?/? ratio wings. This indicates that low ?/? ratio wings aremore resistive to the stall condition. Considering the lift-to-drag ratio, CL/CD,increase in ?/? ratio induces remarkable drop in CL/CD values.