Drón-légcsavarok lapátozása körül kialakuló áramlási és zajkeltési jelenségek elemzése
A légiközlekedési eszközök (drónok, repülőgépek, helikopterek) esetében a légszárnyak körül kialakuló áramlási és zajkeltési jelenségek vizsgálata rendkívül fontos, üzemviteli hatékonysági, energetikai, környezetvédelmi, biztonságtechnikai szempontokból egyaránt. A szárnymetszetek működésének megértése, aerodinamikai magyarázata érdekében magasabb – egyetemi – szintű matematikai és fizikai eszköztár révén rutinszerű, tömören kifejezhető leíró elvek és összefüggések állnak rendelkezésre. Azonban egyetemi szintű eszközök helyett középiskolai szintű elméleti eszköztár használata elmélyíti az áramlástani személetünket és tudásunkat, ugyanis a magasabb szintű elméleti eszközök rutinszerű alkalmazása helyett arra kényszerülünk, hogy mélyebben belegondoljunk a jelenségek részleteibe, értelmezésébe. A jelenlegi elméleti kutatások középpontjában a mérésekkel alátámasztott numerikus áramlástani módszerek – Computational Fluid Dynamics (CFD) – alkalmazása áll, amelyek segítségével a szárnyprofilok aerodinamikai működésének részletei meghatározhatóak. A numerikus módszerek fejlődésének köszönhetően képesek vagyunk nagy mennyiségű számítást viszonylag rövid idő alatt elvégezni, melyek lehetővé tesznek fokozott pontosságú számítási eredményeket, akár háromdimenziós áramlási szemléletben is.
A célom az volt, hogy a szárnyműködés kérdéseire egyszerű, szemléletes választ nyújtsak ábrák, alapvető egyenletek segítségével, a drón-légcsavarok működését tekintve motivációs példának. Ahol lehetséges volt, közelítő matematikai összefüggéseket használtam a jelenségek számszerű jellemzésére. Magyarázataimat szemléltető ábrákkal és képekkel támasztottam alá.
Az elvégzett munka során analitikus módszerekkel a következő eredményekre jutottam, melyeket a konzulensem és munkatársa által átadott CFD eredményeken szemléltettem. Szárnyprofil-esettanulmányban megmagyaráztam a szárny alapműködését és a szívott, illetve a nyomott oldal közötti nyomáskülönbség létrejöttét a folytonossági törvény és a Bernoulli-egyenlet alapján. Megmagyaráztam a Coandă effektust, azaz, hogy a környezetéhez képest nagyobb sebességgel haladó levegősugár hozzátapad az adott görbültségű, konvex szárnyprofil felülethez. A falsúrlódás következtében fellépő és a nyomáskülönbségből származó ellenálláserőket ábrák segítségével magyaráztam meg. Különböző formájú áramlásba helyezett testek esetén mutattam be ezen erők jelentőségét. Magyarázat készült a szárnyprofil szívott oldala környezetében fellépő sebességnövekedésről, amely számítást is lehetővé tevő matematikai függvény formájában jelenik meg. Áttekintő elemzést készítettem az örvényleválásról és a zajkeltésről. A szárny körüli áramlási viszonyokat RAF-6E szárnyprofilról készült CFD eredmények segítségével mutattam be.
Jövőbeli szakmai terveim között szerepel, hogy további ismereteket szerezzek az áramlástannal kapcsolatos témákban, elmélyülhessek azok kutatásában, és áramlástechnikai gyakorlati tapasztalatokat szerezzek.
szerző
-
Békési Bence
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
