Development of a two dimensional computational tool for stagnation point heat transfer in high speed flows
Yüksek hızlı akışlarda durma noktası ısı transferi için iki boyutlu bir hesaplama aracının geliştirilmesi
- Tez No: 1005477
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SITKI USLU, DR. BUĞRA ŞİMŞEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ted Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Programlar Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezin amacı, yüksek hızlarda hareket eden hava araçlarında durma noktası ısı akısının ve katı içindeki sıcaklık dağılımının tahmin edilmesi için bir ve iki boyutlu bir hesaplama aracı geliştirilmesidir. Geliştirilen hesaplama aracı COSP (Computation of Stagnation Point), hem mükemmel gaz hem de ısıl olarak mükemmel kalorik olarak kusurlu gaz koşullarında hesaplama yapabilmekte olup, ısı transferi denklemleri açık sonlu farklar yöntemi kullanılarak ayrıklaştırılmıştır. Sıcaklığa bağlı viskozite hesaplamalarında Sutherland denkleminden yararlanılmıştır. Durma noktası ısı akısının tahmininde Fay ve Riddell yaklaşımı, yüzeyin diğer bölgelerindeki ısı akısının belirlenmesinde ise LEES ve KEMP-Modified yaklaşımları kullanılmaktadır. Doğrulama çalışmaları kapsamında, X-15 uçağının A ve C uçuşuna ait kanat hücum kenarı sıcaklık sonuçları kullanılmıştır. Literatürde VSB-30 sonda roketinin kanat hücum kenarı durma noktası sıcaklığı için elde edilen hesaplama sonuçları COSP sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. CFD simülasyonlarıyla doğrulama çalışmaları için jenerik bir yörünge kullanılarak 6 mm ve 40 mm burun yarıçapına sahip belli bir kalınlıktaki iki boyutlu silindir ve küre geometriler için CFD++ yazılımı kullanılarak konjuge ısı transferi analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, süpersonik ve hipersonik hava araçlarının en çok aerodinamik ısınmaya maruz kalan kanat hücum kenarı ve burun durma noktası üzerine etkiyecek ısıl yükün kısa sürede hesaplanabileceği ve ısıl tasarım süreçlerini hızlandıracağı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The objective of this thesis is to develop one and two-dimensional computational tools to predict stagnation point heat flux and the internal temperature distribution within the solid structure of aerospace vehicles operating at high speeds. The developed tool, COSP (Computation of Stagnation Point) is capable of performing calculation for perfect and thermally perfect, calorically imperfect gas conditions. The governing heat transfer equations are discretized using an explicit finite difference scheme, and the temperature dependence of viscosity is modeled in accordance with Sutherland's law. Fay and Riddell approach is employed for the prediction of stagnation point heat flux, whereas the Lees and Kemp-Modified approaches are used to determine the heat flux over other surface regions. For validation, wing leading edge temperature data from flights A and C of the X-15 aircraft are utilized. COSP results were also compared with the wing stagnation point temperature calculations of the VSB-30 sounding rocket. In order o validate with CFD simulations, conjugate heat transfer analyses were conducted using CFD++ software on two-dimensional cylinder and sphere geometries with specific thicknesses and nose radius of 6 mm and 40 mm, using a generic trajectory. Consequently, it has been shown that the thermal loads imposed on the wing leading edge and nose stagnation point, which are the regions most severely exposed to aerodynamic heating in high speed vehicles, can be efficiently estimated, thereby enabling the thermal design process to be carried out in a faster and more reliable manner.
Benzer Tezler
- Development of a streamline curvature throughflow design method for fan module of turbofan engines
Turbofan motorların fan modülü için akım çizgisi eğriliği metodu ile eksenel-simetrik tasarım metodu geliştirilmesi
SERCAN ACARER
Doktora
İngilizce
2015
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÜNVER ÖZKOL
- Development of an educational CFD software for two dimensional incompressible flows
İki boyutlu, sıkıştırılamayan akışlar için eğitim amaçlı bir HAD yazılımı geliştirilmesi
GÜNEŞ NAKİBOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT SERT
- Development of A surrogate model-based optimization framework for aerospace applications
Havacılık uygulamaları kapsamında vekil model temelli optimizasyon programı geliştirilmesi
NİYAZİ ŞENOL
Doktora
İngilizce
2026
Havacılık ve Uzay MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN UMUR AKAY
DR. ŞAHİN YİĞİT
- Sürekli tip cam ergitme fırınları için hesaplamalı akışkanlar dinamiği tabanlı indirgenmiş model geliştirilmesi
Development of a computational fluid dynamics based reduced order model for continuous glass melting furnaces
ENGİN DENİZ CANBAZ
Doktora
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT GÜR
- Development of thermofluidic design tool for organic Rankine cycle axial and radial inflow turbines
Organik Rankine çevrimi eksenel ve radyal girişli türbin için termofluidik tasarım aracının geliştirilmesi
MUSTAFA BİLGİÇ
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN
PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL