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
- Tez No: 268996
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2009
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. NAFİZ ALEMDAROĞLU
- Numerical and experimental analysis of flapping wing motion
Çırpan kanat hareketinin sayısal ve deneysel incelenmesi
EBRU SARIGÖL
Doktora
İngilizce
2007
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAFİZ ALEMDAROĞLU
- Unsteady aerodynamic calculations of flappping wing motion
Çırpan kanat hareketinin zamana bağlı aerodinamik hesaplamaları
BÜŞRA AKAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAFİZ ALEMDAROĞLU
- 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
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FEVZİ ÜNAL
PROF. DR. MEHMET ŞAHİN
- 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
2010
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. N. L. OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM