Geri Dön

Low Reynolds number aerodynamics of flapping airfoils in hover and forward flight

Havada asılı konumda ve ileri uçuşta çırpan kanat kesitlerinin düşük Reynolds sayılı aerodinamiği

  1. Tez No: 268996
  2. Yazar: ERKAN GÜNAYDINOĞLU
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2010
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 88

Özet

Bu tezin amacı havada asılı konumda ve ileri uçuşta çırpan kanat kesitlerinin aerodinamiğini sayısal olarak incelemektir. Kanat kesitleri etrafındaki akış alanları korunum denklemlerinin hareketli ve/veya bozulan çözüm ağları üzerinde çözümü kullanılarak hesaplanmıştır. Reynolds sayısının, indirgenmiş frekansın ve kanat kesiti geometrisinin ileri uçuşta daimi olmayan çırpan kanat aerodinamiğine etkisi sade-dalma ve dalma-yunuslama hareketi için incelenmiştir. 60000 ile 10000 arasındaki Reynolds sayılarında her iki hareket boyunca kaldırma kuvveti artışına neden olan esas mekanizmanın dinamik taşıma kaybı olduğu görülmüştür. Bunun ile birlikte hücum kenarı girdabının gücü ve kanat üzerinde kalma süresi kanat kesiti geometrisi ve indirgenmiş frekans ile değişmektedir. Ayrıca yüksek indirgenmiş frekans ve düşük dalma genliklerinde, Strouhal sayısı sabit tutulurken, daha uygun kuvvet özellikleri elde edildiği görülmüştür. Hesaplanan akış alanları geniş çaplı deneysel çalışmalarla ve yüksek kesinlikli benzetimlerle karşılaştırılmış ve mevcut yöntemin ileri uçuşta çırpan kanat aerodinamiğini araştırmak için uygulanabilir olduğu gösterilmiştir. Havada asılı konumdaki kanat kesiti aerodinamiğine Reynolds sayısının ve düşey öteleme genliğinin etkileri de incelenmiştir. Düşey öteleme genliği artarken, girdapların daha güçlü olduğu ve hücum kenarı girdabının oluşumunun hareketin ortalarına doğru ilerlediği görülmüştür. Sekiz şeklinde hareket eden kanat kesitlerinin anlık kuvvetlerinin 500 ile 5500 Reynolds sayıları arasında önemli bir ölçüde değişmediği gözlemlenmiştir.

Özet (Çeviri)

The scope of the thesis is to numerically investigate the aerodynamics of flapping airfoils in hover and forward flight. The flowfields around flapping airfoils are computed by solving the governing equations on moving and/or deforming grids. The effects of Reynolds number, reduced frequency and airfoil geometry on unsteady aerodynamics of flapping airfoils undergoing pure plunge and combined pitch-plunge motions in forward flight are investigated. It is observed that dynamic stall of the airfoil is the main mechanism of lift augmentation for both motions at all Reynolds numbers ranging from 10000 to 60000. However, the strength and duration of the leading edge vortex vary with airfoil geometry and reduced frequency. It is also observed that more favorable force characteristics are achieved at higher reduced frequencies and low plunging amplitudes while keeping the Strouhal number constant. The computed flowfields are compared with the wide range of experimental studies and high fidelity simulations thus it is concluded that the present approach is applicable for investigating the flapping wing aerodynamics in forward flight. The effects of vertical translation amplitude and Reynolds number on flapping airfoils in hover are also studied. As the vertical translation amplitude increases, the vortices become stronger and the formation of leading edge vortex is pushed towards the midstroke of the motion. The instantaneous aerodynamic forces for a given figure-of-eight motion do not alter significantly for Reynolds numbers ranging from 500 to 5500.

Benzer Tezler

  1. Experimental and numerical investigation of flow field around flapping airfoils making figure-of-eight in hover

    Havada asılı konumda sekiz şekli çizerek çırpan kanat profillerinin etrafındaki akış alanının sayısal ve deneysel olarak incelenmesi

    ÖZGE BAŞKAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. H. NAFİZ ALEMDAROĞLU

  2. Numerical and experimental analysis of flapping wing motion

    Çırpan kanat hareketinin sayısal ve deneysel incelenmesi

    EBRU SARIGÖL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAFİZ ALEMDAROĞLU

  3. Unsteady aerodynamic calculations of flappping wing motion

    Çırpan kanat hareketinin zamana bağlı aerodinamik hesaplamaları

    BÜŞRA AKAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAFİZ ALEMDAROĞLU

  4. Experimental and numerical investigation of flapping airfoils interacting in various arrangements

    Çırpan kanat profillerinin çeşitli yerleşimler için etkileşimlerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

    SALİHA BANU YILMAZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET FEVZİ ÜNAL

    PROF. DR. MEHMET ŞAHİN

  5. Experimental investigation of flow structures around an oscillating airfoil in steady current

    Daimi akış içinde salınım yapan bir kanat etrafındaki akış yapılarının deneysel incelenmesi

    İDİL FENERCİOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. N. L. OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM