The vortex dynamics of leading-edge vortices on plunging high-aspect-ratio (AR = 10) wings and airfoils were investigated by means of volumetric velocity measurements, numerical simulations and stability analysis to understand the deformation of the leading-edge vortex filament and spanwise instabilities. The vortex filaments on both the wing and airfoil exhibit spanwise waves, but with different origins. The presence of a wing-tip causes the leg of the vortex to remain attached to the wing upper surface, while the initial deformation of the filament near the wing tip resembles a helical vortex. The essential features can be modelled as the deformation of an initially L-shaped semi-infinite vortex column. In contrast, the instability of the vortices is well captured by the instability of counter-rotating vortex pairs, which are formed either by the trailing-edge vortices or the secondary vortices rolled-up from the wing surface. The wavelengths observed in the experiments and simulations are in agreement with the stability analysis of counter-rotating vortex pairs of unequal strength.

This study focuses on drag prediction in the near-wake of a circular cylinder by use of mean velocity profiles and discusses the closest location where a wake survey would yield an accurate result. Although the investigation considers both the mean and fluctuating velocities, the main focus is on the mean momentum deficit which should be handled properly beyond a critical distance. Digital Particle Image Velocimetry (DPIV) experiments are performed in a Reynolds number range of 100 to 1250. Wake characteristics such as vortex formation length (L) and wake width (t) are determined and their relations to drag prediction are presented. Drag coefficients determined by momentum deficit formula are found to be in good agreement with experimental and numerical literature data in present Reynolds number regime.

No abstract

No abstract

Özet Mikro hava araçlarının (MHA) tasarımı ve pratikteki uygulamaları için yapılan çalışmalar, düşük Reynolds sayılı akışlarıdaki araştırmaların önemini arttırmıştır. Su canlıları, kuşlar ve böceklerin etrafındaki akışlardan biyolojik esinlenme ile yaratılabilen itki kuvveti, bu tür hareket mekanizmalarının havacılıkta kullanılabilecek tahrik sistemlerinin uygulama olanakları açısından gittikçe artan şekilde ilgi çekmektedir. Çırpan kanatlar, halihazırda kullanılmakta olan sabit ve döner kanatlı küçük-boyutlu hava araçlarının performansını arttırmada gelecek vaad etmektedir. Daha önce, SD7003 profiline sahip, çift taraftan sonlandırılarak iki boyutlu incelemeye tabii tutulmuş, yunuslama ve ötelenme yapan bir çırpan kanatta, değişik hareket parametrelerinde oluşan vorteks yapıları sınıflandırılmıştır. Bu çalışmada ise vorteks yapılarına dayanarak niteliksel olarak itki veya sürükleme oluşturduğu belirlenen hareketlerde, dört değişik kanat profiline sahip model (SD7003, NACA0012, t/c=0.05 yuvarlak kenarlı ve t/c=0.05 keskin kenarlı düz levhalar) için üç boyutlu durumda (AR=4) kuvvet ölçümleri yapılmıştır. Çalışma deneysel olarak su kanalında 2,000 < Re < 15,000 arası değerlerde, DPIV (Digital Particle Image Velocimetry – Dijital Parçacık Görüntüleyerek Hız Belirleme) sistemi ve kuvvet/moment duyargası kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Niceliksel akım görüntüleme sonuçları kanat açıklığı boyunca üç değişik düzlemde elde edilmiştir. Sonuçlar çırpan kanadın yakın iz bölgesinde oluşan vorteks yapıları ile kanada etkiyen kuvvet değerleri arasındaki ilişkiyi zamana bağlı olarak ortaya koymaktadır. Ayrıca çalışmada, sonlu kanat için değişik kanat profilleri kullanımının vorteks oluşumları ile itki/sürükleme elde edilmesinde oluşturduğu farklılıklar incelenmiştir.