Numerical investigation of the controllable wing stall caused by the air injection

Paulina Pietrzak , Janusz Piechna

Abstract

This paper presents results of numerical investigation on a controllable airfoil flow separation phenomena practically applied in Formula One racing by a device called the F-duct. Separation is forced by air jets from slots located at different positions on the profile of the dual element wing and is intended to reduce aerodynamic drag. Slot position and the air jet velocity are the main parameters controlling the flow separation. The flow structure, surface pressure distribution, and the generated downwards lift and drag forces were investigated in this study. Two different flow separation structures have been recognised. Typically, wing stall is correlated with an increase in aerodynamic drag force. However, in the case of the finite wing with low aspect ratio, the induced drag is dominant and is proportional to the downforce. Therefore, flow separation on the wing increases the profile drag while simultaneously reducing the induced drag, resulting in a decrease in the total aerodynamic drag.
Author Paulina Pietrzak - [Warsaw University of Technology (PW)]
Paulina Pietrzak,,
-
- Politechnika Warszawska
, Janusz Piechna (FPAE / IAAM)
Janusz Piechna,,
- The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics
Journal seriesArchive of Mechanical Engineering, ISSN 0004-0738
Issue year2013
VolLX
No2
Pages199-217
Keywords in EnglishF-duct, forced separation
ASJC Classification2210 Mechanical Engineering; 2211 Mechanics of Materials
Abstract in PolishW artykule przedstawiono wyniki badan numerycznych zjawiska sterowanego oderwania przepływu na płacie dociskowym praktycznie wykorzystywanym w wyścigach Formuły 1 przez urządzenie o nazwie F-duct. Oderwanie przepływu zostało spowodowane wprowadzeniem zaburzenia poprzez strumień powietrza ze szczeliny, co doprowadziło do zmniejszenia całkowitego oporu aerodynamicznego płata dociskowego. Pozycje szczeliny i prędkość powietrza z nich wyrzucanego były głównymi parametrami kontrolującymi oderwanie przepływu. Głównym przedmiotem badan były: struktura przepływu, rozkłady ciśnienia na powierzchni profilu oraz generowane siły nośną i oporu. Podczas badan zostały rozpoznane dwie różne struktury oderwania przepływu. Zazwyczaj oderwanie przepływu na płacie związane jest ze wzrostem oporu profilowego. Jednak w przypadku trójwymiarowym dla płata o skończonej rozpiętości występuje dodatkowy składnik oporu ciśnieniowego spowodowany pojawieniem się wirów krawędziowych. Opór ten jest proporcjonalny do współczynnika siły docisku. Eksperyment pokazał, ze oderwanie przepływu występujące na płacie dociskowym zwiększa opór profilowy, ale jednocześnie zmniejszając opór indukowany co w konsekwencji prowadzi do zmniejszenia całkowitego oporu aerodynamicznego.
DOIDOI:10.2478/meceng-2013-0013
Languageen angielski
Score (nominal)15
Score sourcejournalList
ScoreMinisterial score = 8.0, 06-12-2019, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 15.0, 06-12-2019, ArticleFromJournal
Publication indicators Scopus Citations = 2; Scopus SNIP (Source Normalised Impact per Paper): 2013 = 0.554
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?