Power-Based Study of Boundary Layer Ingestion for Aircraft Application

این کتاب تحقیقاتی را در مورد بلع لایه مرزی (BLI) ارائه می‌کند. BLI یک تکنیک یکپارچه سازی موتور هواپیما است که هدف آن یکپارچه سازی هواپیما و سیستم رانش است به طوری که بتوان مصرف سوخت کلی هواپیما را کاهش داد. در این تحقیق، تجزیه و تحلیل نظری نشان می‌دهد که حداقل کردن کل توان مصرفی باید به‌عنوان یک معیار طراحی برای هواپیماهایی که از BLI استفاده می‌کنند به جای تمرکز بر به حداقل رساندن درگ استفاده شود. شبیه‌سازی‌های عددی انجام می‌شوند و نتایج شبیه‌سازی با استفاده از PBM برای پشتیبانی از تحلیل نظری پردازش می‌شوند. علاوه بر این، یک مطالعه تجربی با تمرکز بر فرآیندهای تبدیل توان درگیر برای یک پیشرانه که در پی کار می‌کند، انجام می‌شود. PIV استریوسکوپی به منظور تجسم جریان و درک فیزیک استفاده می شود. روش موسوم به Power-based Method برای تعیین کمیت مکانیسم های تبدیل توان استفاده می شود. نتایج ثابت می کند که مکانیسم غالب که مسئول افزایش کارایی است به دلیل استفاده از انرژی بیداری بدن توسط پروانه بلع بیدار است. به طور خلاصه، اهمیت نرخ جریان انرژی پی در درک پدیده BLI برجسته شده است. این کتاب برای محققان در زمینه نیروی محرکه هواپیما، آیرودینامیک هواپیما و ادغام پیشرانه بدنه هواپیما مفید خواهد بود.

This book presents research on Boundary Layer Ingestion (BLI). BLI is an aircraft-engine integration technique that aims at integrating the aircraft and the propulsion system such that the overall aircraft fuel consumption can be reduced. In this research, theoretical analysis suggests that the minimization of total power consumption should be used as a design criterion for aircraft utilizing BLI rather than focusing on the minimization of drag. Numerical simulations are performed, and the simulation results are processed using the PBM to support the theoretical analysis. Furthermore, an experimental study is carried out with a focus on the power conversion processes involved for a propulsor operating in the wake. Stereoscopic PIV is employed in order to visualize the flow and understand the physics. The so-called Power-based Method is used to quantify the power conversion mechanisms. The results prove that the dominant mechanism responsible for the efficiency enhancement is due to the utilization of body wake energy by the wake ingesting propeller. In short, the importance of wake energy flow rate in understanding the BLI phenomenon is highlighted. This book will be useful for researchers in the field of aircraft propulsion, aircraft aerodynamics, and airframe propulsion integration.