Verifica sperimentale degli effetti di un gurney flap attivo su un profilo oscillante in regime di stallo dinamico

The present MSc Thesis work investigates the effects of an L-shaped tab periodically actuated on a NACA 23012 airfoil during dynamic stall pitching cycles. Former experimental results regarding the passive use of the L-shaped tab with similar effects to a Gurney Flap were explored at the Politecnico di Milano and were found capable of reducing some problems caused by dynamic stall phenomena. The experimental campaign encompassed the develoment of the actuation system external to the airfoil that could drive the tab through deep dynamic stall pitching cycles with Re=600000, M=0.09, k=0.1, motion amplitude alfa_0=10° and mean angles of attack alfa_ M=10 °,15° . 21 Kulite pressure transducers allowed to verify the increased performances in terms of C_L raise during the upstroke and lower peak values of C_m and C_D with respect to the passive use of the tab. Moreover, great advantages are gained for the torsional stability of the blade section for both the stall conditions tested. Performance variations are explored by changing the angles at which the L-shaped tab is retracted, showing that anticipating it by a small factor can further decrease the detrimental effects of dynamic stall. At last, it was investigated the superimposition of the effects of the actuated tab with a high frequency cyclic pitch control at 5/rev showing similar effects to the previous tests.

In questo lavoro sono esplorati gli effetti derivanti dall'attuazione di un'aletta ad "L" su un profilo NACA 23012 oscillante in regime di stallo dinamico. La campagna di prove sperimentali è svolta a seguito delle precedenti ricerche effettuate al Politecnico di Milano riguardanti l'impiego passivo di un'aletta ad "L", con caratteristiche simili ad un Gurney Flap, nel contrastare gli effetti dello stallo dinamico. È stato sviluppato un sistema esterno al modello in grado di attuare l'aletta alla frequenza ridotta k=0.1 durante cicli oscillatori condotti a Re=600000, M=0.09, ampiezza alfa_0=10° ed incidenza media alfa_ M=10°,15° . Le misure di pressione ottenute con 21 trasduttori Kulite hanno confermato la bontà del dispositivo in termini di incremento del C_L nella fase ascendente ed attenuazione dei picchi di C_m e C_D associati all'utilizzo passivo del Gurney Flap. Sono ottenuti risultati molto positivi anche per il coefficiente di smorzamento aerodinamico, in entrambe le condizioni di moto. Le variazioni nelle prestazioni sono state esplorate cambiando l'incidenza di retrazione, riscontrando benefici derivanti dall'anticipare leggermente il comando rispetto al manifestarsi dei fenomeni di stallo dinamico. Infine, l'analisi della sovrapposizione degli effetti dell'aletta attuata e di un controllo del passo ciclico con frequenza 5/rev ha mostrato analoghi effetti rispetto ai casi precedenti.