Füze dış geometrisi değişiminin süpersonik ve hipersonik akışlar üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of missile external geometry variation on supersonic and hypersonic flows
- Tez No: 1020915
- Danışmanlar: PROF. DR. M. HÜSNÜ DİRİKOLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, füze burun geometrisindeki değişimlerin süpersonik ve hipersonik akış koşullarında oluşturduğu aerodinamik ve termal etkiler sayısal olarak incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, farklı tasarım önceliklerine sahip burun profillerini sistematik biçimde üretebilen bir MATLAB tabanlı geometri üretim ve ön optimizasyon aracı geliştirmek ve bu araçla elde edilen geometrilerin CFD analizleriyle nasıl bir akış davranışı gösterdiğini değerlendirmektir. Süpersonik rejim Mach 2, Mach 3 ve Mach 4; hipersonik rejim ise Mach 6, Mach 7 ve Mach 8 koşullarıyla temsil edilmiştir. Geliştirilen araçta burun profilleri B-spline tabanlı parametrik eğrilerle tanımlanmış ve her hedef Mach sayısı için ısı/hacim öncelikli, dengeli ve sürükleme azaltma öncelikli olmak üzere üç farklı profil ailesi oluşturulmuştur. Profiller belirli bir uç yarıçapı kısıtı altında üretilmiş, ANSYS SpaceClaim ortamına aktarılmış ve ANSYS Fluent kullanılarak analiz edilmiştir. Ayrıca klasik burun geometrileri, teorik referanslar ve aynı uç yarıçapı koşulunu sağlayan kesik referans geometriler olarak karşılaştırmaya dâhil edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen aracın farklı tasarım önceliklerine karşılık gelen geometriler üretebildiğini ve bu geometrilerin CFD analizlerinde birbirinden ayrışan aerodinamik ve termal davranışlar gösterdiğini ortaya koymuştur. Genel olarak test Mach sayısı xiv arttıkça sürüklenme katsayısı ve maksimum sıcaklık değerleri yükselmiştir. Hipersonik koşullarda sürükleme azaltma öncelikli profiller nominal durumlarda sürüklenme katsayısı açısından avantaj sağlarken, bazı yüksek Mach koşullarında ısı/hacim öncelikli profillerin maksimum sıcaklık açısından daha olumlu sonuçlar verdiği görülmüştür. Süpersonik analizlerde ise profil performansının Mach sayısına ve geometri formuna bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen MATLAB–ANSYS iş akışının yüksek hızlı burun geometrisi ön tasarımı için uygulanabilir bir yöntem sunduğu ve burun geometrisi seçiminde sürükleme, termal davranış ve uç geometrisi kısıtlarının birlikte değerlendirilmesi gerektiği sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the aerodynamic and thermal effects of missile nose geometry variations under supersonic and hypersonic flow conditions were investigated numerically. The main objective of the study was to develop a MATLAB-based geometry generation and preliminary optimization tool capable of systematically producing nose profiles with different design priorities, and to evaluate the flow behavior of the generated geometries through CFD analyses. The supersonic regime was represented by Mach 2, Mach 3, and Mach 4, while the hypersonic regime was represented by Mach 6, Mach 7, and Mach 8 conditions. In the developed tool, the nose profiles were defined using B-spline-based parametric curves, and three different profile families were generated for each target Mach number: heat/volume-prioritized, balanced, and drag-reduction-prioritized profiles. The profiles were created under a specified tip-radius constraint, transferred to ANSYS SpaceClaim, and analyzed using ANSYS Fluent. In addition, classical nose geometries were included in the comparison as theoretical reference geometries and truncated reference geometries satisfying the same tipradius condition. xvi The results showed that the developed tool was able to generate geometries corresponding to different design priorities, and that these geometries exhibited distinct aerodynamic and thermal behaviors in CFD analyses. In general, both the drag coefficient and maximum temperature increased as the test Mach number increased. Under hypersonic conditions, the drag-reduction-prioritized profiles provided an advantage in terms of drag coefficient under nominal conditions, whereas heat/volume-prioritized profiles produced more favorable maximum temperature values under some high-Mach conditions. In the supersonic analyses, the profile performance was found to vary depending on the Mach number and geometry form. Overall, the developed MATLAB–ANSYS workflow provides an applicable approach for the preliminary design of high-speed nose geometries, and the results indicate that aerodynamic drag, thermal behavior, and nose-tip geometric constraints should be evaluated together in nose geometry selection.
Benzer Tezler
- Süpersonik hızlarda hareket eden bir cisimde mızrak ucun sürükleme kuvvetine etkisi
The effect of drag force on the tip of a spear in an object moving at supersonic speeds
KAAN KUTLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- An experimental study of shock wave/boundary layer interactions in supersonic inlets
Sesüstü hava alıklarında şok dalgası sınır tabakası etkileşiminin deneysel incelenmesi
SERDAR SEÇKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEMAL BÜLENT YÜCEİL
- Unsteady asymmetric flow separation on missile bodies at high angles of attack
Yüksek hücum açılarında füze gövdeleri üzerinde zamana bağlı simetrik olmayan akım ayrılması
TİMUÇİN SERDAROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İ. BEDİİ ÖZDEMİR
- The effects of geometric design parameters on the flow behavior of a dual pulse solid rocket motor during secondary firing
Çift darbeli roket motorlarında farklı geometrik tasarım parametrelerinin ikincil ateşleme anındaki akışa olan etkileri
SUAT ERDEM ERTUĞRUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Astronomi ve Uzay BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ
PROF. DR. ABDULLAH ULAŞ
- Aerodynamic shape optimization for missile
Füze için aerodinamik şekil optimizasyonu
AHMET ŞUMNU
Doktora
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM HALİL GÜZELBEY