A high-fidelity and fast VLM-2.5D rans coupled solver for conceptual wing design and optimization
Kavramsal kanat tasarimi ve optimizasyonu için hizlik ve yüksek doğruluklu VLM–2.5d rans birleşik çözücüsü
- Tez No: 1001306
- Danışmanlar: PROF. DR. SERKAN ÖZGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Uçağın erken tasarım aşaması genellikle geniş bir tasarım uzayının araştırılmasını gerektirir. Bu durum, kanat analizlerini hem zaman alıcı hem de hesaplama açısından zorlayıcı hâle getirir. Bu nedenle endüstride sıkça düşük sadakatli aerodinamik araçlara başvurulmaktadır; ancak bu araçların sınırlı doğruluk düzeyleri, hatalı tasarım kararlarına yol açarak önemli zaman ve maliyet kayıplarına neden olabilmektedir. Bu çalışma, hem hesaplama açısından verimli hem de yüksek sadakat sunan bir aerodinamik analiz yaklaşımı olarak Girdap Kafes Yönteminin (Vortex Lattice Method) doğrusal olmayan bir formülasyonunu sunmaktadır. Viskoz etkiler, kanat açıklığı doğrultusunda seçilmiş kesitlerde değerlendirilen viskoz kanat profili verileri aracılığıyla Girdap Kafes Yöntemine dâhil edilmiştir. Bu viskoz kanat profili verileri, çapraz akım etkilerini yakalamayı mümkün kılan sonsuz süpürmeli kanat varsayımı altında çözülen Reynolds Ortalamalı Navier–Stokes (RANS) denklemlerinden, yani 2.5D yönteminden, elde edilmiştir. Gerçekleştirilen hem gerçekleme hem de doğrulama çalışmaları, geliştirilen VLM–2.5D RANS çözücünün farklı kanat konfigürasyonları için deneysel olarak gözlemlenen eğilimleri başarıyla yeniden ürettiğini ve yüksek sadakatli hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizlerinden elde edilen tahminlerle yakın uyum gösterdiğini ortaya koymaktadır. Tam üç boyutlu HAD simülasyonlarının gerektirdiği saatler süren hesaplama sürelerini yalnızca birkaç saniyeye indirgeyen bu yöntem, hesaplama açısından verimli olmasının yanı sıra klasik viskoz olmayan yakla¸sımlara kıyasla daha yüksek do˘gruluk sa˘glamaktadır. Bu özellikleriyle yöntem, özellikle kavramsal kanat tasarımı ve optimizasyon çalışmaları için uygun bir analiz aracı niteliğindedir.
Özet (Çeviri)
The early design stage of an aircraft often requires exploring a wide design space. It makes wing analysis both time-consuming and computationally demanding. Therefore, industry commonly relies on low-fidelity aerodynamic tools; however, their limited accuracy may lead to suboptimal design decisions, resulting in significant time and cost penalties. This study introduces a nonlinear formulation of the Vortex Lattice Method (VLM) as an aerodynamic analysis approach that is both computationally efficient and of high-fidelity. Viscous effects are incorporated into the VLM through the use of sectional viscous airfoil data evaluated at selected spanwise locations. The viscous airfoil data are obtained via Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations with the infinite swept wing assumption to capture cross-flow effects known as the 2.5D method. Both validation and verification studies indicate that the developed VLM–2.5D RANS solver reproduces experimentally observed trends and closely matches predictions obtained from high-fidelity computational fluid dynamics (CFD) analyses for various wing configurations. Since it reduces the analysis time from several hours required by full three-dimensional CFD simulations to only a few seconds, the method combines computational efficiency with improved accuracy compared to classical inviscid approaches. This makes it particularly suitable for use in conceptual wing design and optimization.
Benzer Tezler
- Development of a high-fidelity transient aerothermal model for a helicopter turboshaft engine for inlet distortion and engine deterioration simulations
Bir helikopter turboşaft motorunun yüksek doğruluklu aerotermal modellemesi ve girişteki akış düzensizliklerinin ve motor yıpranması durumlarının simülasyonu
YAROSLAV NOVİKOV
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY
YRD. DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Using an electronic gyroscope with real-time microcontroller; design and implementation of an impedance type kinesthetic interface with high pose, force and timing fidelity
Elektronik jiroskop ve gerçek zamanlı mikro kontrolcü kullanılarak, yüksek durum, kuvvet ve zamanlama doğruluğuna sahip empedans tipi kinestetik cihazın tasarımı ve gerçekleştirimi
SEYİT YİĞİT SIZLAYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT ANKARALI
- Ultra-fast simulation and design of nanophotonic devices
Nanofotonik cihazların ultra hızlı simülasyonu ve tasarımı
AHMET ONUR DAŞDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİR SALİH MAĞDEN
- Fast and efficient optical field control via binary amplitude modulation: Applications to optical holography and speckle customization
İkili genlik modülasyonu ile hızlı ve verimli optik alan kontrolü: Optik holografi ve benek uyarlama uygulamaları
HAKAN ALICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN YILMAZ
- Embedded vision system designed on a heterogeneous computing platform and applied to semen analysis
Heterojen hesaplama platformu üzerinde tasarlanan gömülü görüntü sistemi ve semen analizi uygulanması
OSMAN LEVENT ŞAVKAY
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN