Prognozowanie przepływu laminarnego dla łopat wirnika Uzyskanie przepływu laminarnego umożliwia redukcję oporu i tym samym obniża zużycie paliwa, produkcję zanieczyszczeń i hałasu. Naukowcy wspierani ze środków UE opracowali niedostępne dotychczas modele liczbowe, aby pomóc w projektowaniu łopat wirnika przepływu laminarnego do poduszkowca. Zmiana klimatu i środowisko © Thinkstock Fizyka kryjąca się za przejściem z przepływu laminarnego na wirowy jest znacznie lepiej scharakteryzowana w przypadku stałopłatów niż łopat wirnika. W tym drugim przypadku musi być uwzględniany zarówno ruch wirowy, jak i okresowe przekręcanie łopat. Naukowcy finansowani przez UE, realizujący projekt LAMBLADE, opracowali narzędzia teoretyczne i liczbowe do obliczania laminarnych parametrów przepływu bazowego w nieustalonych warunkach oraz do prognozowania przejścia. Kod przyjmuje dane wejściowe w postaci trzech komponentów zewnętrznego rozkładu prędkości na powierzchni łopat uzyskanego z nielepkiego (pomijającego skutki lepkości) analizatora przepływu. Opracowanie narzędzi liczbowych do obliczania ilości głównej warstwy granicznej dla nieustalonych warunków przepływu spotkało się z dwoma głównymi wyzwaniami. Jednym z nich było potraktowanie punktów stagnacji, w których lokalna prędkość przepływu wynosi zero. Drugim zaś występowanie oddzielenia od strumienia przepływu lub warstwy granicznej od powierzchni, co skutkowało tworzeniem się serii wirów. Drugie wyzwanie charakteryzuje się zerowym tarciem na powierzchni. Zespół LAMBLADE z powodzeniem rozwiązał obie kwestie i uzyskał rozwiązanie liczbowe opisujące zachowanie nieustalonej warstwy granicznej zarówno dla przypadku 2D, jak i 2,5D. Następnie naukowcy zajęli się prognozowaniem przejścia do przepływu wirowego. Analiza przejścia skupiła się na zastosowaniu teorii promienia oraz podejścia wieloskalowego. Kod umożliwia obliczenie zwiększenia niestabilności pojedynczego promienia (linii charakterystycznej) w czasoprzestrzeni, przy użyciu obliczeń dotyczących nieustalonej warstwy granicznej wraz z innymi parametrami. Aby obliczyć wielokrotne promienie, kod jest przywoływany wiele razy, co prowadzi do skutecznego i sprawnego prognozowania przejścia. Rozwój kodu liczbowego opisującego zachowanie warstwy granicznej oraz przejście do przepływu wirowego łopat wirnika doprowadziły do bezcennych wniosków. Te bezprecedensowe narzędzia będą wyjątkowo przydatne w projektowaniu opat laminarnych dla poduszkowców. Pozwoli to zmniejszyć opór, a tym samym emisje hałasu i gazów cieplarnianych, przyczyniając się do rozwoju zrównoważonego i przyjaznego dla środowiska transportu powietrznego.
