Perkembangan pemodelan geometri, permukaan dan isi padu grid dan algoritma simulasi aliran menyediakan laluan ke ramalan medan aliran yang tepat untuk format yang semakin rumit dan realistik. Oleh itu, aerodinamik pengkomputeran telah muncul sebagai teknologi yang penting bagi reka bentuk dan pembangunan kenderaan penerbangan (Slater, 2008). Pesawat luncur yang dinamakan sebagai UCC-14 dipilih untuk dianalisa secara analitikal atas prestasi aerodinamik mereka khususnya pekali angkat dan pekali heret. Model-model ini bervariasi dari segi jenis aerofoil dan bentuk pelan sayap yang termasuk lurus dengan struktur dihedral di hujung. Sebuah pesawat luncur yang dilancarkan menggunakan tangan ialah pesawat yang disokong dalam penerbangan oleh reaksi dinamik udara terhadap permukaan mengangkat dan tidak bergantung kepada enjin. Tujah sepenuhnya bergantung kepada daya yang dihasilkan oleh pelancar itu. Sayap pesawat adalah permukaan mengangkat dengan keratan rentas ‘airfoil’ tertentu (Haque et al., 2015). Prestasi serta kecekapan pesawat bergantung terutamanya pada ciri-ciri aerodinamik iaitu daya mengangkat, daya menyeret, nisbah daya mengangkat kepada daya menyeret sayap. Bentuk sayap memberi impak yang sangat penting untuk prestasi aerodinamik pesawat (Haque et al., 2015) dari segi pembahagian daya mengangkat dan menyeret sepanjang bidang sayap. Ciri-ciri aerodinamik pesawat luncur bergantung kepada bentuknya, mengenakan kekangan reka bentuk yang ketara (Fukusato et al., 2018). Salah satu fasa penting dalam mereka bentuk sayap adalah pemilihan keratan rentas ‘airfoil’ yang sesuai. Pemilihan ‘airfoil’ terlebih dahulu memerlukan analisis prestasi aerodinamik jenis ‘airfoil’ yang berbeza untuk tujuan reka bentuk (Fukusato et al., 2018). Pesawat luncur konvensional kebiasaanya terbang pada ketinggian dan halaju yang rendah. Dalam projek ini, aliran tersebut dianggap sebagai laminar pada keadaan stabil (fasa meluncur) dengan aliran yang tidak boleh dimampatkan. Oleh kerana ketinggian meluncur tidak melebihi 10 meter, keadaan sempadan termasuk tekanan masuk dan keluar, suhu, dan ketumpatan boleh diandaikan sama dengan paras laut. Julat nombor Reynolds sebanyak 60,400 telah ditetapkan sebagai sifat aliran berdasarkan rujukan daripada jurnal “Summary of Low-Speed Airfoil Data”. Dimensi pesawat luncur diukur secara manual dan dilukis ke dalam perisian lukisan-dibantu-komputer (CATIAV5) sebagai geometri 3 dimensi. Analisis 2 dimensi dilakukan pada 3 jenis ‘airfoil’ iaitu RG-14, AG-37 dan MH-32. Semua model disimulasikan dan dianalisis secara analitikal. Perbandingan hasil pada pekali angkat dan seretan model dibuat untuk membezakan keberkesanan aerodinamik setiap reka bentuk. Keputusan komputasi akan dibandingkan dengan hasil daripada ujian terowong angin untuk mendapatkan pengesahan simulasi.
_______________________________________________________________________________________________________
Developments in geometry modelling, surface and volume grid generation and flow simulation algorithms provide a route to accurate flow field predictions for increasingly complex and realistic format. Hence, computational aerodynamics has appeared as a crucial enabling technology for the design and development of flight vehicles (Slater, 2008). A glider named as UCC-14 is selected to be computationally analysed on their aerodynamics performance specifically lift and drag coefficients. The models are varied in terms of types of airfoil and wing planform which include straight with dihedral tip, elliptical and tapered with dihedral tip. A hand-launched glider is a free flight aircraft that is supported in flight by the dynamic reaction of the air against its lifting surface and not depending on engine. The thrust is fully depended on the force generated by the launcher. Aircraft wings are the lifting surfaces with a specific airfoil sections (Haque et al., 2015). The performance of an aircraft as well as the efficiency mostly depends on the aerodynamic characteristics lift, drag, lift to drag ratio of wings. The effects of wing shapes are very crucial to the aircraft aerodynamic performance (Haque et al., 2015) in terms of the lift and drag distributions along the wing span. The aerodynamic properties of a glider aircraft depend on their shape, imposing significant design constraints (Fukusato et al., 2018). One of the important design phases of an aerodynamically efficient wing is the selection of an appropriate airfoil. The airfoil selection of a wing design firstly requires performing aerodynamic performance analyses of different airfoils for the purpose of the design (Fukusato et al., 2018). Conventional hand-launched gliders commonly fly at low altitude and low velocity. In this project, the flow is assumed to be laminar at steady state (gliding phase) with incompressible flow. Since the gliding altitude does not exceed 10 meters, the boundary condition which includes inlet and outlet pressure, temperature, and density can be assumed to be the same as at sea-level. A Reynolds number range of 60,400 is specified as the flow properties based on the reference from the journal “Summary of Low-Speed Airfoil Data”. The gliders dimensionS are measured manually and drawn into a computer-aided-drawing CAD software (CATIAV5) as a 3 dimensional geometry. A 2-dimensional analysis is done on RG-14, AG-37 and MH-32 airfoil. All models are simulated and computationally analysed. Comparison of the results on lift and drag coefficient of the models are made to differentiate the aerodynamic effectiveness of each design. The computational results will be compared with the wind tunnel experiment data to obtain the validation of the simulation.
Study of aerodynamic performances of gliders using computational fluid dynamics analysis / Nabila Mustapa