Reynolds Number Effects on the Near-Wake of an Oscillating Airfoil, Part 2: Turbulent Intensity

An experimental study is carried out to investigate the Reynolds number effects on the near-wake of an airfoil oscillating in pitch. An NACA 4412 airfoil is sinusoidally pitched about the quarter chord point between the angle of attack -6$^{\circ}$ and +6$^{\circ}$. A hot-wire anemometer is used to measure the turbulent intensity in the near-wake region of an NACA 4412 airfoil. The freestream velocities of present work are 3.4, 12.4, 26.2 m/s, and the corresponding Reynolds numbers are $5.3{\times}10^4,\;1.9{\times}10^5,\;4.1{\times}10^5$ and the reduced frequency is 0.1. Axial turbulent intensity profiles are presented to show the Reynolds number effects on the near-wake region behind an airfoil oscillating in pitch. All the cases in these measurements show that the turbulent intensities by the change of the Reynolds number are very large at the lowest Reynolds number $R_N=5.3{\times}10^4$; and are small at the other Reynolds number $(R_N=1.9{\times}10^5\;and\;4.1{\times}10^5)$ in the near-wake region. The significant difference of turbulent intensity between $R_N=5.3{\times}10^4,\;and\;1.9{\times}l0^5$ is observed. A critical value of the Reynolds number in the near-wake of an oscillating NACA 4412 airfoil which indicates laminar separation, no separation or turbulent separation exists in the range between $R_N=5.3{\times}10^4\;and\;1.9{\times}10^5$.

진동하는 NACA 4412 에어포일 근접후류에서의 레이놀즈수 효과 2: 난류강도

진동하는 에어포일의 근접후류에서의 레이놀즈수 효과를 조사하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. NACA 4412에어포일은 1/4 시위 지점을 중심으로 조화적으로 피칭운동을 하고, 순간받음각은 +6$^{\circ}$에서 -6$^{\circ}$까지 진동되도록 하였다. 진동하는 에어포일의 근접후류에서의 난류강도를 측정하기 위하여 열선풍속계를 사용하였다. 본 연구에서 자유류의 속도는 3.4, 12.4, 26.2 m/s이다. 이러한 자유류 속도에 따른 시위 레이놀즈수는 $R_N=5.3{\times}10^4$, $1.9{\times}10^5$, $4.1{\times}10^5$이고, 무차원 진동수는 K=0.1이다. 레이놀즈수가 진동하는 에어포일의 근접후류에 미치는 영향을 나타내는 축방향 난류강도 분포를 제시하였다. 본 측정에서 모든 경우에 난류 강도는 $R_N=5.3{\times}10^4$인 경우에 아주 크고, $R_N=1.9{\times}10^5$과 $4.1{\times}10^5$인 경우에는 작다는 것을 관찰할 수 있었다. 진동하는 에어포일의 근접후류에서 레이놀즈수의 임계값은 층류분리인 경우, 분리가 발생하지 않거나 난류분리인 경우로 구분되며, 그 값은 $R_N=5.3{\times}10^4\;{\sim}\;1.9{\times}10^5$사이에 존재한다.