Experimental and numerical analysis of incompressible flow over an iced airfoil

• Published in: Journal of Engineering Vol. 20; no. 5; pp. 126 - 145
• Main Authors: Ammuri, Karimah Ismail, Ahmad, Isar Sad
• Format: Journal Article
• Language: Arabic; English
• Published: Baghdad, Iraq University of Baghdad, College of Engineering 2014
• Subjects: Aerodynamics; Aerofoils; الأجنحة الحاملة; الديناميكا الهوائية
• EISSN: 2520-3339
• ISSN: 1726-4073

إن تحديد الخصائص الديناميكية الهوائية لمطيار متكون عليه جليد هو خطوة هامة في تصميم الطائرات. الهدف من هذا العمل هو بناء تجارب عملية و عددية لجنيح متجمد و ذلك لتقييم الأداء الأيروديناميكي المرتبط بوجود ثلج على سطح الجنيح. تم اختيار ثلاثة أشكال لثلج متكون على مطيار من نوع NACA 0012 حيث اختبرت عند زاويا هجوم صفرية غير صفرية و لعدد رينولدز (3.36 * 105). تم حل معادلات الاستمرارية و الزخم ذات البعدين للحالة المستقرة باستخدام طريقة الحجوم المحددة و ذلك لتحليل الجريان المضطرب حول جنيح بدون و مع وجود الثلج عليه. أظهرت النتائج أن أشكال الثلج المتولدة على المطيار تؤثر على الخصائص الأيروديناميكية و ذلك بسبب تغير الشكل الانسيابي للجنيح. النتائج التجريبية بينت أن شكل الثلج بحافة حادة على الجنيح يستهلك طاقة أعلى من بقية أشكال الثلج, حيث كانت أعظم طاقة (44.4 واط). أظهرت النتائج أيضا أن الثلج ذو الحافة الحادة تأثيره الأسوأ على الأجنحة من بقية الأشكال. قورنت النتائج الحالية مع نتائج لبحوث سابقة و كانت متوافقة معها بصورة جيدة جدا. قورنت النتائج العملية مع النتائج النظرية, حيث كانت تسلك نفس السلوك.
Determining the aerodynamic characteristics of iced airfoil is an important step in aircraft design. The goal of this work is to study experimentally and numerically an iced airfoil to assess the aerodynamic penalties associated with presence of ice on the airfoil surface. Three iced shapes were tested on NACA 0012 straight wing at zero and non-zero angles of attack, at Reynolds No. equal to (3.36*105). The 2-D steady state continuity and momentum equations have been solved utilizing finite volume method to analyze the turbulent flow over a clean and iced airfoil. The results show that the ice shapes affected the aerodynamic characteristics due to the change in airfoil shape. The experimental results show that the horn iced airfoil consumes more power than the other shapes of ice, its value was (44.4W). The horn iced shape has the worst effect on the airfoil than the other shapes. The present results are compared with previously reported results; it is found there is a very good agreement between them. A comparison between the experimental and computational results of the presented work were pursing the same behavior.