A PIV study on the rotor tip vortex

Abstract

Bu çalışma Devlet Planlama Teşkilatının helikopter tasarım ve üretimi amaçlı bir projesinin bir parçası olarak hazırlandı. Çalışma, benzeri deneyler için bir tecrübe ve alt yapı oluşmasını amaçlamaktadır. Bu çalışma dahilinde, İTÜ Trisonik Araştırma Merkezi'nde bir hover aerodinamiği test odası hazırlandı. Deneylerde, bir model rotorunun akım alanı parçacık görüntülerine dayalı hız ölçümü (PIV) yöntemi ile niceliksel olarak incelendi. Akım alanının geometrisi ve uç girdaplarının konum ve şiddetleri elde edildi ve bir referans çalışma ile karşılaştırıldı. Daha sonra, düzenek yer etkilerini gösteren akım alanı içinde uç yörünge düzlemine paralel düzgün bir yüzeyin etkilerini gözlemlemek için kullanıldı. Yüzeyin değişik konumlarına göre uç girdabındaki konum ve şiddetindeki değişiklikler karşılaştırıldı. Rotor iz geometrisi yüzey etkisi ile genişledi ve uç girdap şiddetleri iz açısı ile daha hızlı düştü ancak bir yarıçap uzaklaştıktan sonra plaka etkisi artık gözlenmez oldu.

This study was prepared as a part of a State Planning Organization project on helicopter design and built. The study aims to gain experience on the run of such an experiment. As a part of this study a new test room for hover aerodynamics was prepared in ITU Trisonic Research Center. In this study the wake of a scaled semi-articulated model rotor in hover was observed quantitatively using Particle Image Velocimetry (PIV) technique. The wake geometry, the trajectory and strength of the tip vortex was obtained and then the experimental setup was compared with the results of a reference study. Then the setup was used for wake observations of cases with a flat plate parallel to the tip path plane representing the ground effects. The vorticity fields for the cases were compared to determine the effects of a flat surface - ground - to the tip vortices. The wake expended with the effect of the surface and the tip strength of the tip vortices decreased faster with the, wake age. The surface was nearly ineffective after one radius of axial distance to the tip path plane.