Evaluate the performance of a camber controlled cycloidal rotor

Abstract

The curvature of the airfoil has a significant effect on the performance of the cycloidal rotor system. This paper aims to improve the aerodynamic performance of the cycloidal rotor system by utilizing dynamical morphing blades in a CFD model. Particularly, three different camber morphing concepts, including leading edge deflection, trailing edge deformation, and cambered NACA profile, are employed to a baseline 2-bladed system with rotating and pitching NACA0015 aerofoils. Based on these three camber concepts, a series of URANS 2-D numerical simulations in OpenFOAM are conducted for blades with different morphing degrees and positions. The simulation results verified that the flow field condition could be optimized and thus significant improvement in thrust and efficiency could be achieved by properly tuning the morphing control.

Die Wölbung von den Blättern hat einen wesentlichen Einfluss auf die aerodynamische Leistung eines Zyklorotors. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die aerodynamische Leistung des Zyklorotorsystems durch die Verwendung dynamisch verformbarer Schaufeln im CFD-Modell zu verbessern. Konkret werden drei verschiedene Wölbung Konzepte, einschließlich Vorderkantenverformung, Hinterkantenverformung und gewölbtes NACA-Profil, für ein 2-Blatt-Basissystem mit rotierenden und oszillierenden NACA0015-Profilen verwendet. Basierend auf diesen drei Camber-Konzepten werden numerischen URANS 2-D-Simulationen in OpenFOAM für Blätter mit unterschiedlichen Morphing-Graden und -Positionen durchgeführt. Die Simulationsergebnisse bestätigten, dass das Strömungsfeld optimiert werden konnte und somit eine signifikante Verbesserung von Schub und Effizienz durch den Einsatz der Morphing-Schaufel.