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Erschienen in: Experiments in Fluids 4/2023

01.04.2023 | Research Article

Effect of Gurney flap on the vortex-dominated flow over low-AR wings

verfasst von: D. Arivoli, Ishan Singh

Erschienen in: Experiments in Fluids | Ausgabe 4/2023

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Abstract

A Gurney flap is a simple passive flow control device that, when employed on wings, can significantly augment its lift with minor changes in drag and stall angle. In this work, a Gurney flap of height 0.02c was employed on low-AR flat plate wings (AR ≤ 1.5) of different planforms (rectangular, Zimmerman and inverse Zimmerman). Measurements were carried out at a low Reynolds number (1 × 105) to understand the flap's influence on the flow field over the wings. Time-averaged 2D particle image velocimetry (PIV) measurements on the wings' mid-span plane revealed a leading-edge separation bubble. The early reattachment of the leading edge separated flow is consistent with the results obtained from surface oil flow visualization. Stereoscopic-PIV measurements carried out at different cross-flow planes showed an increase in the strength of wingtip vortices and higher downwash for the Gurney flapped configuration. The collective information from these measurements suggests that the Gurney flap increases the strength of wingtip vortices via enhanced pressure difference between the upper and lower surface of the wing. The strong wing tip vortices promote higher downwash between them that reattaches the separated shear layer leaving a leading-edge separation bubble in between. The increased downwash delays complete flow separation to higher angles of attack. The strong tip vortices retain the lift-generating vortical flow closer to the wing. Hence, the maximum lift coefficient and stall angle were significantly increased.

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Literatur
Zurück zum Zitat Hansen KL, Kelso RM, Choudhry A, Arjomandi M (2014) Laminar separation bubble effect on the lift curve slope of an airfoil. 19th Australasian Fluid Mechanics Conference, Australasian Fluid Mechanics Soc, Melbourne, Australia, pp 1151–1154. https://hdl.handle.net/2440/92003 Hansen KL, Kelso RM, Choudhry A, Arjomandi M (2014) Laminar separation bubble effect on the lift curve slope of an airfoil. 19th Australasian Fluid Mechanics Conference, Australasian Fluid Mechanics Soc, Melbourne, Australia, pp 1151–1154. https://​hdl.​handle.​net/​2440/​92003
Zurück zum Zitat Hoerner SF (1965) Fluid-Dynamic Drag. Hoerner SF (1965) Fluid-Dynamic Drag.
Zurück zum Zitat Kline SJ, McClintok FA (1953) Describing uncertainties for single sample experiments. Mech Eng 75(1):3–8 Kline SJ, McClintok FA (1953) Describing uncertainties for single sample experiments. Mech Eng 75(1):3–8
Metadaten
Titel
Effect of Gurney flap on the vortex-dominated flow over low-AR wings
verfasst von
D. Arivoli
Ishan Singh
Publikationsdatum
01.04.2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Experiments in Fluids / Ausgabe 4/2023
Print ISSN: 0723-4864
Elektronische ISSN: 1432-1114
DOI
https://doi.org/10.1007/s00348-023-03605-y

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