بِسْمِ اللَّـهِ الرَّحْمَـٰنِ الرَّحِیمِ
با سلام و دروددر این نوشتار قصد داریم با مبحث گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد[1] آشنایی پیدا کنیم تا سرنخی برای تحقیق و پژوهش و استفاده آن در سازه های مختلف مانند سازه های پروازی به دست آید.
این متن که در پایگاه مجازی پژوهشگاه علوم و فناوری اطلاعات ایران وجود دارد و مقدمه ای از پایان نامه ای با عنوان "طراحی و ساخت یک نمونه پرنده بدون سرنشین کواندا بهینه شده توسط کنترل لایه مرزی و تحلیل و مقایسه نتایج با روش های عددی" است و توضیحی در مورد Coanda Effect در ربات های عمودپرواز[2] را ارائه می دهد.
منابع:
1- پژوهشگاه علوم و فناوری اطلاعات ایران
2- طراحی و ساخت یک نمونه پرنده بدون سرنشین کواندا بهینه شده توسط کنترل لایه مرزی و تحلیل و مقایسه نتایج با روش های عددی
چکیده طراحی و ساخت یک نمونه پرنده بدون سرنشین کواندا بهینه شده توسط کنترل لایه مرزی و تحلیل و مقایسه نتایج با روش های عددی هنگامی که جریان جتی از سیال یا گاز، در مجاورت یک سطح محدب عبور می کند، به طور طبیعی تمایل دارد که به آن سطح بچسبد و مسیر آن سطح را دنبال کند. از آنجا که بین سیال در حال حرکت و سیال ساکن ویسکوزیته وجود دارد، سیال ساکن محیط، به درون جریان در حال حرکت کشیده می شود و در مسیر جریان افت فشاری ایجاد می گردد، این اختلاف فشار تولید نیروی برآ می کند. این اثر پدیده کواندا نام دارد که توسط مهندس رومانیایی، هنری کواندا در سال 1910 کشف شد. اثر کواندا در افزایش نیروی برآ در وسایل نقلیه هوایی به خصوص در نسل جدید پرنده های بدون سرنشین عمود پرواز، معروف به عمود پرواز کواندا نقش اساسی دارد. این پرنده به گونه ای طراحی شده که اثر کواندا در آن سبب تولید نیروی برآ می شود. اثر کواندا پدیده ای گریزان است که به عوامل مختلفی از جمله جنس سطح، چگالی هوا، هندسه سطح و سرعت جت سیال بستگی دارد. اگر پارامترها به خوبی تنظیم شوند نیروی برآی بالایی ایجاد می گردد و اگر به خوبی تنظیم نشوند، جریان دچار جدایش شده و نیروی پسای بالایی ایجاد می شود. در این پژوهش با هدف کنترل لایه مرزی، اثر پره محوری در پرنده بدون سرنشین کواندا مورد بررسی قرار گرفته است. این پژوهش هم به صورت تجربی و هم به صورت شبیه سازی عددی صورت گرفته است. در راستای برآورد نیروهای آیرودینامیکی وارد بر مدل، حل عددی جریان حول انحنای بدنه ی پرنده با استفاده از نرم افزار فلوئنت به صورت دوبعدی انجام گرفته است. نتایج شامل کانتورهای فشار، سرعت و توزیع ضریب فشار در طول بدنه می باشد. نتایج حل عددی نشان می دهد که با نصب پره محوری روی بدنه عمود پرواز کواندا تحت شرایط تست، نیروی برآ حدود 35 درصد افزایش می یابد. همچنین با ساخت مدل و انجام آزمایش های مربوط به اندازه گیری نیروی برآ و توزیع فشار دینامیکی روی بدنه پرنده در دو حالت بدون نصب پره محوری و با نصب پره محوری مشاهده گردید که نیروی برآ 29 درصد افزایش می یابد. نتایج تحلیل عددی و آزمایشات تجربی نشان می دهد که نصب پره محوری روی بدنه منجر به افزایش نیروی برآ و در نتیجه افزایش کارایی پروازی پرنده می شود. واژه های کلیدی: پرنده بدون سرنشین، عمود پرواز، اثر کواندا، طراحی، پره محوری، شبیه سازی عددی، کنترل لایه مرزی، روش تجربی
همان طور که ذکر شده بود Coanda Effect پدیده ای فیزیکی است و از مفاهیم آن می توان جهت ساخت ربات های عمود پرواز استفاده نمود.
(تصویر1: نمونه ای از تأثیر گذاری Coanda Effect بر روی مسیر حرکت سَیال مایع)
(تصویر2: نمونه ای از تأثیر گذاری Coanda Effect بر روی مسیر حرکت سَیال مایع)
(تصویر3: نمونه ای از تأثیر گذاری Coanda Effect بر روی مسیر حرکت سَیال گازی شکل)
تصاویر زیر نمونه هایی از ربات های عمودپروازی هستند که برای ساخت آن ها ازمفاهیم Coanda Effect استفاده شده است:
(تصویر4: نمونه ای از ربات عمودپرواز که با بهره گیری از مفاهیم Coanda Effect طراحی شده است.)
(تصویر5: نمونه ای از ربات عمودپرواز که با بهره گیری از مفاهیم Coanda Effect طراحی شده است.)
(تصویر6: نمونه ای از ربات عمودپرواز که با بهره گیری از مفاهیم Coanda Effect طراحی شده است.)
- مقالات و آموزش های مرتبط با Coanda Effect
1- aerodynamics - How is lift generated due to Coanda effect? - Physics Stack Exchange
2- Coandă effect - Wikipedia
3- Using The Coanda Effect In A Pulsejet
4- IFO Picture Library - AESIR aka GFS Project - JLN Labs
1-5- مطالعه تجربی یک نوع پرنده بدون سرنشین تحت اثر ترکیبی کواندا و مگنس
2-5- Experimental Study of an Unmanned Aerial Vehicle under the Combined Coanda and Magnus Effects (PDF Download Available)
3-5- شبیه سازی یک نوع پرنده تحت اثر ترکیبی کواندا و مگنس
4-5- Experimental Study of an Unmanned Aerial Vehicle under the Combined Coanda and Magnus Effects
6- Coanda Effect - S & C Thermofluids Ltd
7- مقاله ی آموزش ساخت ربات عمودپرواز با عنوان "How to build a RC "Coanda Effect Saucer
8- Coanda Effect Saucer (CES) UAV with an ArduIMU+ V2 - DIY Drones
9- The GFS UAV Project, A coanda effect flying saucer
10- Coanda Effect - Formula 1 Dictionary
- فیلم های علمی مرتبط با مبحث گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد(Coanda Effect) :
1- عنوان: The Coanda Effect (version 2013)
در این فیلم آزمایش هایی انجام می شود که مبحث فیزیکی Coanda Effect و تأثیر آن بر روی سیالات گازی شکل را نشان می دهد.
(تصویر7: دو نمونه آزمایش هایی که گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد(Coanda Effect) را نشان می دهد.)
2- عنوان: Coanda - Teaser before Einstein
در این فیلم مراحل ساخت یک ربات عمود پرواز با استفاده از مفاهیم گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد(Coanda Effect) به صورت خلاصه به تصویر کشیده شده است.
(تصویر8: یک نمونه ربات عمودپرواز که با بهره گیری از مفاهیم گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد طراحی و ساخته شده است.)
3- عنوان: N02 Coanda Effect UAV
در این فیلم پرواز یک ربات عمودپرواز که از مفاهیم گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد استفاده کرده است نشان داده می شود.
(تصویر9: یک نمونه ربات عمودپرواز که با بهره گیری از مفاهیم گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد طراحی و ساخته شده است.)
4- عنوان: Chapter One - Coanda Profile Aircraft
در این فیلم در مورد سازه های پروازی و مفاهیم گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد توضیحاتی ارائه می شود.
(تصویر10: تصویری از بررسی یک ساختار مکانیکی برای ایجاد نیروی پیشرانه به سمت بالا.)
5- عنوان: Concept demo Coanda Effect UAV
در این فیلم معلق ماندن جسم جامد با سطحی قوس دار بر اثر جریان هوای ایجاد شده نشان داده می شود.
(تصویر11: تصویری از معلق ماندن جسم جامد با سطحی قوس دار بر اثر جریان هوای ایجاد شده.)
6- عنوان: Coanda Effect Lift Testing
در این فیلم توضیحاتی در مورد مبحث گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد ارائه می گردد. همچنین آزمایشی در مورد میزان پیشرانه تولیدی به وسیله ی یک موتور و ملخ در قبل و بعد از قرار گرفتن یک سطح جامدِ دارای قوس در مسیر جریان هوا انجام می شود.
(تصویر12: تصویری از اندازه گیری میزان پیشرانه تولید شده توسط یک موتور و ملخ متصل به آن.)
7- عنوان: Coanda Effect Explained! UFO Technology
در این فیلم یک توپ سبک وزن توسط جریان باد در هوا معلق نگه داشته می شود. با یک آزمایشی دیگر نشان داده می شود که وجود یک جسم جامد مسیر جریان باد را تغییر می دهد.
(تصویر13: تصویر دو نمونه آزمایش برای مبحث گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد.)
8- عنوان: Coanda effect thruster test
در این فیلم میزان پیشرانه تولیدی توسط دستگاهی که بر اساس Coanda Effect کار می کند اندازه گیری می شود و با استفاده از آن یک وسیله ی چرخ دار و متحرک ساخه می شود.
(تصویر14: تصویری از دستگاهی که با بهره گیری از مبحث گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد نیروی پیشرانه تولید می کند و ساخت یک وسیله چرخ دار و متحرک به وسیله ی آن.)
- واژه نامه:
[1]- گرایش سیال براى چسبیدن به سطح جامد ==> Coanda Effect
[2]- پرواز و فرود عمودی = vertical take-off and landing ؛ به اختصار VTOL هم نوشته می شود.
VTOL - Wikipedia, the free encyclopedia
.jpg)
دیدگاه