Numerical analysis of airfoils with gurney flaps at low reynolds number

• Main Author: Roy, Valentin
• Other Authors: Dan Mateescu (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2013
• Subjects: Engineering - Mechanical
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=119634

A two-dimensional numerical investigation was performed to determine the effect of a Gurney flap on symmetric and cambered airfoils at very low Reynolds number. A Gurney flap is a device consisting of a small tab attached at the trailing edge and perpendicular to the chord line of the airfoil. Originally installed on a race car wing, a Gurney flap was proven to have a positive influence on the lift to drag ratio, and leading therefore to better efficiency and performance. First studies of Gurney flap showed that the optimal length of such a device is in the order of 1-4% of the chord length. The increase in lift comes primarily from the increased effective camber of the airfoil without disturbing the upper surface flow. The flow field around the airfoil is numerically studied in this thesis using an efficient numerical analysis based on a pseudo-time integration method using artificial compressibility. Gurney flap of sizes ranging from 1 to 4% of the airfoil chord were studied. The numerical solutions show the pressure distribution along the airfoil and flap as well as the lift and drag coefficients. The streamline contours illustrating the flow separation regions have also been generated. The influence of the flap length and the angle of attack on the aerodynamic coefficients was thoroughly studied. === Une etude numérique bi-dimensionelle a été menée afin de determiner l'influence de la présence d'un aileron de type Gurney sur des profils d'aile symétriques et cambrés pour de très faibles nombres de Reynolds. Un rabat Gurney consiste en une petite pièce droite fixée au bord de fuite de l'aile et perpendiculaire à la corde de celle-ci. A l'origine installé sur l'aileron d'une voiture de grand tourisme, il a été observe que le rabat Gurney pouvait augmenter le coefficient de portance sans toutefois déteriorer le rapport portance/trainée, resultant ainsi en de meilleures performances. Les premières etudes faisant intervenir le rabat Gurney ont montrées que la longueur optimale de ce dernier est de l'ordre de 1 a 4% de la corde. L'augmentation de la portance vient premièrement du fait de l'augmentation effective de la cambrure de l'aile, sans toutefois venir perturber l'écoulement extrado. Le champ aérodynamique autour de l'aile a été calculé numériquement par le biais d'un schema numérique base sur une méthode d'intégration en pseudo-temps incluant le concept de compressibilité artificielle. Des volets dont la taille varie de 1à 4% de la corde de l'aile ont été etudiés. Des visualisations incluant les lignes de courant ainsi que les zones de recirculation ont également été génerées Cette etude détaille l'influence des parameters nombre de Reynolds, configuration de l'aile, angle d'attaque, taille du rabat sur l'écoulement.