RU2722963C1 - Vortex flotation device for aerodynamic model - Google Patents

Vortex flotation device for aerodynamic model Download PDF

Info

Publication number
RU2722963C1
RU2722963C1 RU2019116882A RU2019116882A RU2722963C1 RU 2722963 C1 RU2722963 C1 RU 2722963C1 RU 2019116882 A RU2019116882 A RU 2019116882A RU 2019116882 A RU2019116882 A RU 2019116882A RU 2722963 C1 RU2722963 C1 RU 2722963C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sleeve
vortex generator
vortex
aerodynamic
aerodynamic model
Prior art date
Application number
RU2019116882A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Анатольевич Копылов
Илья Вячеславович Розин
Сергей Яковлевич Севостьянов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ")
Priority to RU2019116882A priority Critical patent/RU2722963C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2722963C1 publication Critical patent/RU2722963C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C23/00—Influencing air flow over aircraft surfaces, not otherwise provided for
    • B64C23/06—Influencing air flow over aircraft surfaces, not otherwise provided for by generating vortices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/10—Drag reduction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: invention relates to experimental aerodynamics of aircraft and can be used in designing, making and testing aerodynamic models of aerodynamic models for various purposes in wind tunnels. Device contains a mounting element in the form of a bushing, a magnet built into the bushing and a vortex generator installed in the bushing hole. Upper surface of bushing is matched with surface and repeats surface of aerodynamic model. Vortex generators can be replaced quickly with time costs of about 2 seconds.EFFECT: technical result consists in reduction of labour intensity of operations, reduction of time of replacement of one vortex generator, reduction of effect of distortions introduced by seat on result of experiment.6 cl, 2 dwg

Description

Устройство формирования вихревого обтекания аэродинамической модели относится к области экспериментальной аэродинамики летательных аппаратов. Устройство может быть использовано при проектировании, изготовлении и испытаниях в аэродинамических трубах аэродинамических моделей, предназначенных для изучения турбулентного пограничного слоя. При изучении проблем пограничного слоя летательного аппарата требуется проводить модельные испытания в аэродинамической трубе. Для создания около аэродинамической модели турбулентного обтекания используются прикрепленные к поверхности аэродинамической модели вихрегенераторы (турбулизаторы). Вихрегенераторы бывают различной формы и размера. Например в одном из экспериментов ЦАГИ использовались 60 вихрегенераторов для каждого из шести вариантов на аэродинамической модели с 4 рядами вдоль ее поверхности, что создает монтаж и смену вихрегенераторов трудоемкой и длительной процедурой.The device for the formation of a vortex flow around an aerodynamic model relates to the field of experimental aerodynamics of aircraft. The device can be used in the design, manufacture and testing in wind tunnels of aerodynamic models designed to study a turbulent boundary layer. When studying the problems of the boundary layer of an aircraft, model tests in a wind tunnel are required. To create a turbulent flow around an aerodynamic model, vortex generators (turbulators) attached to the surface of the aerodynamic model are used. Vortex generators come in various shapes and sizes. For example, in one of the TsAGI experiments, 60 vortex generators were used for each of the six options on an aerodynamic model with 4 rows along its surface, which creates installation and replacement of vortex generators by a laborious and lengthy procedure.

Известно устройство, в котором посадочный элемент устанавливаемый на поверхности аэродинамической модели в виде подложки вихрегенератора закреплен на модели приклеиваниемA device is known in which the landing element mounted on the surface of the aerodynamic model in the form of a vortex generator substrate is fixed to the model by gluing

(https://ru.wikipedia.оrg/wiki/Пластинчатый_турбулизат). Недостатками такого устройства являются длительная и трудоемкая установка и смена вихрегенераторов в количестве 1500 раз в процессе проведения эксперимента, механическое повреждение аэродинамической поверхности, оказание негативного влияния на результат эксперимента из-за искажения аэродинамической поверхности, привносимого от посадочного элемента-подложки.(https: //ru.wikipedia.org/wiki/Lame_Turbulizate). The disadvantages of this device are the lengthy and time-consuming installation and change of vortex generators in an amount of 1,500 times during the experiment, mechanical damage to the aerodynamic surface, negative impact on the experimental result due to distortion of the aerodynamic surface introduced from the landing element-substrate.

Известно другое устройство, состоящее из посадочного элемента и съемного вихрегенератора, соединенного к посадочному элементу (https://poznayka.org/s78947tl.html). Для крепления посадочного элемента к поверхности модели применяются резьбовые соединения вихрегенератора.Another device is known, consisting of a landing element and a removable vortex generator connected to the landing element (https://poznayka.org/s78947tl.html). For fastening the landing element to the surface of the model, threaded connections of the vortex generator are used.

Данный аналог принят за ближайший аналог - прототип предлагаемого технического решения. В данном прототипе выявлены следующие недостатки: длительность установки и смены вихрегенераторов и трудоемкость операций при установке и смены на высоте, износ резьбовых соединений от частого обращения, повреждение поверхности модели, внесение негативного влияния на результат эксперимента и работу вихрегенераторов от искажений вносимых от посадочного места, установленного на поверхности модели.This analogue is taken as the closest analogue - the prototype of the proposed technical solution. The following disadvantages were identified in this prototype: the duration of installation and change of vortex generators and the complexity of operations during installation and change at height, wear of threaded joints from frequent handling, damage to the surface of the model, the negative effect on the result of the experiment and the operation of vortex generators from distortions introduced from the seat installed on the surface of the model.

Задачами технического предложения являются:The objectives of the technical proposal are:

1. Снижение трудоемких операций до минимально-возможного;1. Decrease in labor-intensive operations to the minimum possible;

2. Доведение затрат времени смены одного вихрегенератора до минимально-возможного;2. Bringing the time spent changing one vortex generator to the minimum possible;

3. Снижение влияния искажений, вносимых от посадочного места на результат эксперимента и работу вихрегенераторов на аэродинамической обдуваемой поверхности до нуля. Повышение точности результатов эксперимента.3. Reducing the effect of distortions introduced from the seat on the result of the experiment and the operation of vortex generators on the aerodynamic blown surface to zero. Improving the accuracy of experimental results.

Технический результат данного предложения заключается в изменении конструкции посадочного места и фиксации вихрегенератора в посадочном месте с помощью магнитного замка.The technical result of this proposal is to change the design of the seat and fix the vortex generator in the seat using a magnetic lock.

Технический результат достигается тем, что устройство формирования вихревого обтекания аэродинамической модели, содержит посадочный элемент, установленный на аэродинамической модели и съемный вихрегенератор для установки на посадочном элементе. Посадочный элемент выполнен в виде втулки с отверстием и верхней поверхностью, повторяющей поверхность аэродинамической модели, вихрегенератор содержит ножку для установки в отверстии втулки с обеспечением фиксации с заданным углом относительно набегающего потока аэродинамической трубы и вихрегенератор дополнительно зафиксирован во втулке магнитным замком.The technical result is achieved by the fact that the device for forming a vortex flow around the aerodynamic model contains a landing element mounted on the aerodynamic model and a removable vortex generator for installation on the landing element. The landing element is made in the form of a sleeve with a hole and an upper surface that repeats the surface of the aerodynamic model, the vortex generator contains a leg for installation in the hole of the sleeve to ensure fixation with a given angle relative to the incoming flow of the wind tunnel and the vortex generator is additionally fixed in the sleeve with a magnetic lock.

Технический результат также достигается тем, что устройство выполнено так, что верхняя поверхность втулки выполнена из формообразующего полимерного материала. Это обеспечивает повторение формы поверхности аэродинамической модели верхней поверхностью втулки и отсутствие каких-либо искажений поверхности аэродинамической модели.The technical result is also achieved by the fact that the device is designed so that the upper surface of the sleeve is made of a forming polymer material. This ensures the repetition of the surface shape of the aerodynamic model by the upper surface of the sleeve and the absence of any distortion of the surface of the aerodynamic model.

Технический результат также достигается тем, что магнитный замок образован парой: ножка вихрегенератора, состоящая из магнитного материала и магнит, встроенный во втулке. Магнит удерживает вихрегенератор в условиях нагрузки, действующей вдоль оси отверстия втулки, возникающей от воздушного потока и веса самого вихрегенератора.The technical result is also achieved by the fact that the magnetic lock is formed by a pair: the leg of the vortex generator, consisting of magnetic material and a magnet built into the sleeve. The magnet holds the vortex generator under load conditions acting along the axis of the bore of the sleeve arising from the air flow and the weight of the vortex generator itself.

Технический результат достигается тем, что в устройстве в качестве магнита использован неодимовый магнит. Такой магнит обеспечивает сцепление и фиксацию с силой достаточной для устойчивого положения вихрегенартора при эксперименте, а также быстрой смене вихрегенератора в устройстве.The technical result is achieved by the fact that the device uses a neodymium magnet as a magnet. Such a magnet provides adhesion and fixation with a force sufficient for a stable position of the vortex generator during the experiment, as well as a quick change of the vortex generator in the device.

Также технический результат достигается и тем, что в качестве магнита использован электромагнит.Also, the technical result is achieved by the fact that an electromagnet is used as a magnet.

Технический результат достигается также и тем, что в устройстве для фиксации вихрегенератора с заданным углом относительно набегающего потока аэродинамической трубы использована N-угольная форма отверстия. Наличие N граней позволяет обеспечивать фиксацию вихрегенератора в N различных положениях к набегающему потоку.The technical result is also achieved by the fact that in the device for fixing the vortex generator with a given angle relative to the incoming flow of the wind tunnel, an N-angle hole shape is used. The presence of N faces allows for the fixation of the vortex generator in N different positions to the incoming flow.

Техническое предложение поясняется следующими фигурами:The technical proposal is illustrated by the following figures:

Фиг. 1 Схематичное изображение сечения устройства по оси симметрииFIG. 1 Schematic representation of the cross section of the device along the axis of symmetry

Фиг. 2 Изображение устройства в изометрии (втулка и аэродинамическая модель показаны в разрезе).FIG. 2 Isometric image of the device (sleeve and aerodynamic model are shown in section).

Конструкция предложенного устройства (см. Фиг. 1) содержит посадочный элемент в виде втулки 1, встроенный во втулку магнит 2 и вихрегенератор 3, установленный в отверстие втулки 1 с фиксацией ножки вихрегенератора 7. Верхняя поверхность 4 втулки 1 повторяет поверхность 5 аэродинамической модели 6 до установки устройства формирования вихревого обтекания аэродинамической модели.The design of the proposed device (see Fig. 1) contains a landing element in the form of a sleeve 1, a magnet 2 integrated into the sleeve and a vortex generator 3 installed in the hole of the sleeve 1 with fixation of the legs of the vortex generator 7. The upper surface 4 of the sleeve 1 repeats the surface 5 of the aerodynamic model 6 to installation of the device for the formation of vortex flow around the aerodynamic model.

Осуществление данного технического предложения можно представить в следующем порядке: предварительно на поверхности аэродинамической модели определяют, где будут находится вихрегенераторы. Подготавливают отверстия под втулки, наносят клей на поверхность отверстия и внешнюю поверхность втулки с магнитом. Устанавливают втулку в отверстие, заглубляют втулку в отверстие с зазором для дальнейшего заполнения его формообразующим материалом. Производят ориентацию втулки в отверстии с заданным углом к набегающему воздушному потоку аэродинамической трубы и выдерживают до высыхания клея и закрепления втулки в посадочном месте. Далее наносят формообразующий полимерный материал в зазор, устанавливают промасленный вихрегенератор-образец и выдерживают до полного высыхания полимера. Освобождают втулку от вихрегенератора-образца. После этого полученную верхнюю поверхность втулки обрабатывают до идеального повторения поверхности модели. Посадочный элемент готов к эксплуатации с использованием вихрегенератора с заданным углом к потоку. Такую же установку проводят для каждого посадочного места и посадочного элемента, чтобы полностью приступить к началу эксперимента. Далее в посадочные элементы устанавливают вихрегенераторы, которые будут фиксированно закрепленными в отверстии и также с помощью магнита, притягивающего ножку вихрегенератора, будет осуществляться дополнительная фиксациия относительно оси отверстия.The implementation of this technical proposal can be represented in the following order: first determine on the surface of the aerodynamic model where the vortex generators will be located. Prepare the holes for the sleeve, apply glue to the surface of the hole and the outer surface of the sleeve with a magnet. Install the sleeve in the hole, immerse the sleeve in the hole with a gap to further fill it with forming material. The orientation of the sleeve in the hole with a given angle to the incoming air flow of the wind tunnel is carried out and maintained until the glue dries and the sleeve is fixed in the seat. Next, the forming polymer material is applied into the gap, the oiled vortex generator-sample is installed and kept until the polymer completely dries. Release the sleeve from the sample vortex generator. After that, the obtained upper surface of the sleeve is processed until the model surface is perfectly repeated. The landing element is ready for operation using a vortex generator with a given angle to the flow. The same installation is carried out for each seat and seat to fully begin the experiment. Next, vortex generators are installed in the landing elements, which will be fixedly fixed in the hole and also with the help of a magnet attracting the leg of the vortex generator, additional fixation relative to the axis of the hole will be carried out.

Таким образом, данное техническое решение устройства формирования вихревого обтекания аэродинамической модели достигает поставленных задач и получение технического результата:Thus, this technical solution of the device for forming a vortex flow around the aerodynamic model achieves the tasks and obtaining the technical result:

1. Отсутствие влияния размещенного посадочного элемента на результат эксперимента, так как оно не находится на поверхности аэродинамической модели, а скрыто и не вносит искажения поверхности аэродинамической модели;1. The lack of influence of the placed landing element on the result of the experiment, since it is not on the surface of the aerodynamic model, but hidden and does not introduce distortion to the surface of the aerodynamic model;

2. Вихрегенератор зафиксирован в отверстии втулки с заданным углом к набегающему потоку, причем отверстие имеет конфигурацию обеспечивающую эту фиксацию от вращения вокруг вертикальной оси вихрегенратора и его перемещения;2. The vortex generator is fixed in the bore of the sleeve with a predetermined angle to the incoming flow, and the hole has a configuration providing this fixation from rotation around the vertical axis of the vortex generator and its movement;

3. Вихрегенератор во втулке дополнительно зафиксирован магнитным замком по оси отверстия втулки и зафиксирован в отверстии втулки от сил вращения.3. The vortex generator in the sleeve is additionally fixed with a magnetic lock along the axis of the hole of the sleeve and fixed in the hole of the sleeve against rotation forces.

Данное техническое решение разработано в ЦАГИ и использовано при проведении экспериментальных исследований обтекания аэродинамической модели. По итогам экспериментов предложенная конструкция показала свою работоспособность и вызвала положительные отзывы специалистов, занимающихся монтажем вихрегенераторов. При количестве замен вихрегенераторов около 1500 штук данное устройстве позволило производить быструю смену вихрегенератов и их перестановку между собой. При этом время для смены одного вихрегенератора сократилось до 2 секунд. Совокупность существенных признаков предложенного технического решения обеспечивает выполнение поставленных задач и достижение требуемого технического результата.This technical solution was developed at TsAGI and used in experimental studies of the flow around an aerodynamic model. According to the results of experiments, the proposed design showed its efficiency and caused positive feedback from specialists involved in the installation of vortex generators. With the number of replacements of vortex generators of about 1,500 pieces, this device allowed for a quick change of vortex generators and their interchange. At the same time, the time for changing one vortex generator was reduced to 2 seconds. The set of essential features of the proposed technical solution ensures the fulfillment of tasks and the achievement of the required technical result.

Таким образом, совокупность предложенных существенных признаков технического решения обеспечивает выполнение поставленных задач и достижение требуемого технического результата.Thus, the totality of the proposed essential features of a technical solution ensures the fulfillment of tasks and achieving the desired technical result.

Claims (6)

1. Устройство формирования вихревого обтекания аэродинамической модели, содержащее посадочный элемент, установленный на аэродинамической модели, и съемный вихрегенератор для установки на посадочном элементе, отличающееся тем, что посадочный элемент выполнен в виде втулки с отверстием и верхней поверхностью, повторяющей поверхность аэродинамической модели, вихрегенератор содержит ножку для установки в отверстии втулки с обеспечением фиксации вихрегенератора с заданным углом относительно набегающего потока аэродинамической трубы и дополнительно зафиксирован во втулке магнитным замком.1. A device for forming a vortex flow around an aerodynamic model, comprising a landing element mounted on the aerodynamic model, and a removable vortex generator for installation on the landing element, characterized in that the landing element is made in the form of a sleeve with a hole and an upper surface repeating the surface of the aerodynamic model, the vortex generator contains a leg for installation in the hole of the sleeve with the fixation of the vortex generator with a given angle relative to the incoming flow of the wind tunnel and is additionally fixed in the sleeve with a magnetic lock. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя поверхность втулки выполнена из формообразующего полимерного материала.2. The device according to claim 1, characterized in that the upper surface of the sleeve is made of a forming polymer material. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магнитный замок образован парой: ножка вихрегенератора, состоящая из магнитного материала, и магнит, встроенный во втулке.3. The device according to p. 1, characterized in that the magnetic lock is formed by a pair: the leg of the vortex generator, consisting of magnetic material, and a magnet built into the sleeve. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве магнита использован неодимовый магнит.4. The device according to claim 3, characterized in that a neodymium magnet is used as a magnet. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве магнита использован электромагнит.5. The device according to p. 3, characterized in that an electromagnet is used as a magnet. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что форма отверстия выполнена N-угольной.6. The device according to claim 1, characterized in that the shape of the hole is made N-coal.
RU2019116882A 2019-05-31 2019-05-31 Vortex flotation device for aerodynamic model RU2722963C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116882A RU2722963C1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 Vortex flotation device for aerodynamic model

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116882A RU2722963C1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 Vortex flotation device for aerodynamic model

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2722963C1 true RU2722963C1 (en) 2020-06-05

Family

ID=71067918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019116882A RU2722963C1 (en) 2019-05-31 2019-05-31 Vortex flotation device for aerodynamic model

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2722963C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2053928C1 (en) * 1988-09-20 1996-02-10 Шведов Владимир Тарасович Vortex generator
US6837465B2 (en) * 2003-01-03 2005-01-04 Orbital Research Inc Flow control device and method of controlling flow
RU104715U1 (en) * 2010-11-18 2011-05-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет AERODYNAMIC STAND OF WIND ENGINEERING TESTS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2053928C1 (en) * 1988-09-20 1996-02-10 Шведов Владимир Тарасович Vortex generator
US6837465B2 (en) * 2003-01-03 2005-01-04 Orbital Research Inc Flow control device and method of controlling flow
RU104715U1 (en) * 2010-11-18 2011-05-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет AERODYNAMIC STAND OF WIND ENGINEERING TESTS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hain et al. Dynamics of laminar separation bubbles at low-Reynolds-number aerofoils
Tang et al. On the use of synthetic jet actuator arrays for active flow separation control
CN102089520B (en) A test rig for testing blades for a wind turbine
RU2722963C1 (en) Vortex flotation device for aerodynamic model
Jain et al. Vortex-induced vibrations of a flexibly-mounted inclined cylinder
CN205300883U (en) High all fatigue test devices of aeroengine centrifugation impeller blade and fixture device thereof
Lai et al. Characteristics of a plunging airfoil at zero freestream velocity
Saraf et al. Study of flow separation on airfoil with bump
US9372137B1 (en) Tension member fatigue tester using transverse resonance
KR20160082921A (en) Method and apparatus for resonance fatigue test based on acceleration control
Guimaraes et al. Stereoscopic PIV measurements in a turbofan engine inlet with tailored swirl distortion
JP7078917B2 (en) Vibration test jig for stationary wings
GB2510344A (en) Fluid Flow Modification Apparatus
CN104034497A (en) Dynamic stiffness simulating assembly of booster
KR101766909B1 (en) pyroshock simulation apparatus having turnable resonant fixture and pyroshock simulation method using the same
EP2065693A2 (en) Use of a device to join the parts of a model designed for use in tests in a wind tunnel and the corresponding device
Wojcik et al. The dynamics of spanwise vorticity on a rotating flat blade
CN207791190U (en) Tripod is fixed on a kind of adjustable ground for space shuttle
Munkhoz et al. Air flow control around a cylindrical model induced by a rotating electric arc discharge in an external magnetic field. Part I
KR101163489B1 (en) Simulated load test rig using deflection method for deploying wing system
DE102017114153B4 (en) Electromagnetic vibration exciter to excite vibrations in the blades of a blade ring
Krüger et al. Common numerical methods & common experimental means for the demonstrators of the large passenger aircraft platforms
Parks et al. Translational damping on flapping cicada wings
CN216594172U (en) Test jig and test apparatus
Bettrich et al. Interaction phenomena of high frequency pulsed blowing in LP turbine-like boundary layers at high speed test conditions