ISSN: 1304-7191 | E-ISSN: 1304-7205
Numerical Simulation of Subsonic Turbulent Flow Over NACA0012 Airfoil: Evaluation of Turbulence Models
1Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, IRAN
2Department of Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, IRAN.
3Department of Mechanical Engineering, Urmia University of Technology, Urmia, IRAN
Sigma J Eng Nat Sci 2017; 35(1): 133-155
Full Text PDF

Abstract

Subsonic turbulent flow over NACA0012 airfoil at the Reynolds number of 3×106 and different angles of attack (from -12º to 20º) is simulated using OpenFOAM. The flow is assumed 133ort steady and two-dimensional. Different turbulence models including Spalart-Allmaras, realizable k-ɛ and k-ω Shear Stress Transport (SST) are employed and their accuracy evaluated through the comparison 133ort h results with the available experimental data. The main focus has been put on the two regions around the airfoil, namely, the transition region and the turbulent region that are of high importance in the evaluation of computational fluid dynamics (CFD) codes. Hence, the laminar to turbulent transition point was determined at various Reynolds numbers in order to get accurate results 133ort he drag coefficient. It was found that by increasing the angle of attack, the accuracy of all the turbulence models used in the OpenFOAM software would reduce. In addition, the Spalart-Allmaras model showed highest accuracy compared with the other models tested in the present research. In fact, these turbulence models are unable to detect the point where the transition from laminar to turbulent flow occurs and thus have deficiency in determining the accurate flow quantities. Therefore, in both the theoretical and empirical studies the transition effects should be taken into account especially in critical analyses.


NACA0012 Hava Folyolarinda Sesalti Düzensiz Akişin Sayisal Simülasyonu: Türbülans Modellerinin Değerlendirilmesi
1
2
3
Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences 2017; 1(35): 133-155

NACA0012 hava folyolarında altsonik düzensiz akışı, farklı saldırı açılardan (-12 ila 20 arası) ve Reynolds 3×106, OpenFOAM ile simüle edilir. Akış, dinamik ve iki boyutlu olarak kabul edilir. Spalart-Allmaras, Realizable k-ɛ ve k-Ω Shear Stress Transport (SST) gibi farklı düzensiz modelleri kullanılmış ve her birinin doğruluğu, sonuçların ve mevcut deney verileri ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.Temel odağı, hava folyosundaki iki akış alanına yani geçiş ve düzensiz noktasında odaklanmıştır, bunlar Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) Kodlarının değerlendirilmesinde önem taşınmaktadir. Bu nedenle, sürüklenme katsayısını doğru bir şekilde hesaplamak için, kaygan’dan düzensiz’e geçiş noktası, farklı Reynolds sayılarında belirlenmiştir. Sonuçlar, saldırı açısının artmasıyla OpenFOAM yazılımındaki türbülans modellerinin doğruluğunun azaldığını gösteriyor. Üstelik bu çalışmada, Spalart-Allmaras modeli diğer iki modellerden daha doğru olmuştur. Aslında, bahsedilen türbülans modelleri, kaygan’dan düzensiz’e geçişini tanımayabilmektedir; Bu nedenle, akış miktarlarının belirlenmesinde hatalar oluşur. Dolayısıyla teorik ve deneysel çalışmalarda, özellikle kritik analizlerde, geçiş etkilerinin göz önüne alınmalıdır.