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

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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

SLIDE 1

Ir. ¡Nando ¡Timmer ¡

Flow ¡separa+on ¡

Introduc)on ¡to ¡Aeronau)cal ¡Engineering ¡

Georgepehli ¡-‑ ¡CC ¡-‑ ¡BY ¡-‑ ¡ ¡SA ¡3.0 ¡

SLIDE 2

CFD ¡example ¡

SLIDE 3

V

θ

θ ¡

‑3.5
‑3
‑2.5
‑2
‑1.5
‑1
‑0.5

0.5 1 1.5 45 90 135 180

Cp ¡ Inviscid ¡

Adverse ¡

pres. ¡grad. ¡

SLIDE 4

θ ¡

‑3.5
‑3
‑2.5
‑2
‑1.5
‑1
‑0.5

0.5 1 1.5 45 90 135 180

Inviscid ¡ Laminar ¡

SLIDE 5

¡ ¡ ¡ ¡ ¡

Drag ¡distribu+on ¡

Pressure ¡drag ¡ Fric+on ¡drag ¡

SLIDE 6

Separa+on ¡a:er ¡transi+on ¡

Turbulent ¡separaCon ¡

SLIDE 7

Effect ¡of ¡turbulence ¡

A ¡turbulent ¡boundary ¡layer ¡has ¡more ¡ kine+c ¡energy ¡near ¡the ¡surface. ¡ ¡ Thus ¡flow ¡separaCon ¡may ¡be ¡

postponed. ¡ ¡

u/U ¡ Laminar ¡ Turbulent ¡ Boundary ¡layer ¡

SLIDE 8

Inviscid ¡

‑3.5
‑3
‑2.5
‑2
‑1.5
‑1
‑0.5

0.5 1 1.5 45 90 135 180

Turbulent ¡ θ θ

SLIDE 9

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000

Reynolds number

Smooth ¡

SLIDE 10

Effect ¡of ¡ar+ficial ¡transi+on ¡at ¡same ¡Re ¡

free transition artificial transition Laminar ¡separaCon ¡ Turbulent ¡separaCon ¡

SLIDE 11

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000

Reynolds number

Smooth ¡ Roughness ¡1 ¡ Roughness ¡2 ¡

SLIDE 12

Kármán ¡vortex ¡street ¡

KTover2 ¡-‑ ¡CC ¡-‑ ¡BY ¡-‑ ¡ ¡SA ¡3.0 ¡

SLIDE 13

Kármán ¡street ¡in ¡clouds ¡

SLIDE 14

Aerodynamics ¡in ¡sport ¡

¡ ¡

Jos ¡Dielis ¡-‑ ¡CC ¡-‑ ¡BY ¡ ¡2.0 ¡

SLIDE 15

Two ¡objects ¡with ¡the ¡same ¡drag ¡force ¡

10D ¡ diameter ¡D ¡

V

(ReD=105) ¡

SLIDE 16

Reynolds ¡number ¡effect ¡

¡ ¡

a ¡ b ¡ c ¡

High ¡Cd ¡ Cd ¡≈ ¡Cd(a) ¡ Low ¡Cd ¡

Olivier ¡Cleynen ¡-‑ ¡CC ¡-‑ ¡BY ¡-‑ ¡ ¡SA ¡3.0 ¡

Increasing ¡ Reynolds ¡no. ¡

SLIDE 17

Effect ¡of ¡Re ¡on ¡NACA ¡0012 ¡

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.000 0.015 0.030 0.045

Cl Cd NACA 0012

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0

Cl α (o)

Delft, Re=60,000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.000 0.015 0.030 0.045

Cl Cd NACA 0012

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0

Cl α (o)

Delft, Re=60,000 NACA, Re=700,000

SLIDE 18

Effect ¡of ¡Re ¡on ¡NACA ¡0012 ¡

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.000 0.015 0.030 0.045

Cl Cd NACA 0012

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0

Cl α (o)

Delft, Re=60,000 NACA, Re=700,000 NASA, Re=6,000,000

SLIDE 19

Flow ¡separa+on ¡

Georgepehli ¡-‑ ¡CC ¡-‑ ¡BY ¡-‑ ¡ ¡SA ¡3.0 ¡