Razvoj prilagodljivejših repkov za surf-deske

Glavni cilj študije hidrodinamike repkov desk za surfanje je razumevanje, kakšen je vpliv različnih dolžin in oblik repkov na obtekajočo vodo in vozne lastnosti deske in kako različne dolžine in oblike vplivajo na vzgonske sile in sile upora. Osnovna filozofija je, da višje razmerje vzgon/upor ima za posledico višje hitrosti na vodi.

Repki so kompleksni 3D elementi, ki so v svojih osnovah pomanjšana letalska krila. Uporaba komercialnih CFD orodij lahko omogoči konstrukterju pridobiti vse parametre, ki jih potrebuje za analizo kvalitete oblike in velikosti repka.

Ker so hitrosti surf deske dejansko dosti večje od tistih hitrosti, ki jih lahko dosžejo na različnih preizkuševališčih v laboratorijih, si je potrebno pomagati z inženirskimi orodji. Tako se v laboratoriju postavi ustrezmo preizkuševališče, na katerem se lastnosti repka pomerijo pri nizkih hitrostih. Nato se naredi numeričen model (CFD analiza) in se preveri ali numeričen model da enake rezultate pri teh hitrostih. Če so rezultati meritev in CFD analize enaki, se lahko za višje hitrosti (12-15 m/s so v laboratoriju težko dosegljive) uporabi le CFD analizo.


tokovnice (barva glede na hitrosti) ponazarjajo intenzivno vrtinčenje za repkom.


konture dinamičnega tlaka na eni izmed prečnih ravnin ravnin skozi repek

Pri zelo visokih hitrostih je ključna stvar vpliv deformacije repka na njegovo hidrodinamiko. S pomočjo komercialnega programskega orodja ANSYS FLUENT, z uporabo UDFs (user defined functions), je bila združena študija prehodnih tokovnih pojavov z metodo končnih elementov. To je omogočilo izračun deformacij repka, ki so posledica tlaka na prečno površino in nadalje izračun spremembe hidrodinamike zaradi deformacije repka. Cilj te študije je bil skonstruirati novo generacijo repkov z "inteligentntnimi" in prilagodljivimi podstrukturami, ki se jim kljub deformaciji med vožnjo hidrodinamičen vzgon ne bo spreminjal.


metoda končnih elementov je bila uporabljena za študijo deformacije repka. Na sliki je prikazana deformacija repka (bolj rdeča pomeni večjo deformacijo). Deformacija je pravokotno na list (z-smer oz. v ekran).

Koristne povezave

Kaj je to Computational Fluid Dynamics (CFD)?

Katedra za
energetsko
strojništvo - KES