Experimental investigation of flow structures around an oscillating airfoil in steady current
Daimi akış içinde salınım yapan bir kanat etrafındaki akış yapılarının deneysel incelenmesi
- Tez No: 293853
- Danışmanlar: DOÇ. DR. N. L. OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Uçak Mühendisliği, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 205
Özet
Düşük Reynolds sayılı akışlar günümüzde mikro hava araçlarının tasarım uygulamaları açısından önemli bir araştırma alanı olmaktadır. Hareketli kanatların itki enerjisi yaratıyor olması araştırmacıları salınım yapan kanatları ve daimi olmayan akım yapılarının etkileşimlerini incelemeye itmiştir. Su canlıları, kuşlar ve böceklerin etrafındaki biyolojik akışlar da bu perspektifte kayda değer bir ilgi çekmektedir. Bu çalışmanın amacı salınım yapan bir kanat profili hareketinin farklı aşamalarında girdap yapılarını ve kanat yüzeyindeki akım ayrılmasını görüntüleyerek belirlemek ve kanada etki eden itki veya sürükleme kuvvetinin oluşumu hakkında yorum yapabilmek için yakın iz bölgesindeki vortisite alanlarını ve hız profillerini zamana bağlı olarak incelemektir. Yapılmış olan deneysel çalışma, İstanbul Teknik Üniversitesi Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi'ne bağlı Trisonik Laborauarı'nda bulunan büyük ölçekli Su Kanalı'nda Particle Image Velocimetry (PIV ? Optik olarak parçacık izleyerek hız belirleme) tekniği kullanılarak yürütülmüştür. Kanat hareketi eş zamanlı olarak yapılan yunuslama ve akıma dik yönde ötelenme hareketlerinden oluşmaktadır. Çalışmada problemi sınıflandırmak üzere kullanılan boyutsuz parametreler, serbest akım hızı, yunuslama ve ötelenme hareketlerinin frekansı, ötlenme hareketinin genliği, ortalama hücum açısı, yunuslama hareketinin genliği ve bu iki sinüsoidal hareket arasındaki faz farkıdır. İki boyutlu akım alanlarının incelenmesi sonucu, akım yapısı şekilleri beş farklı kategoriye ayrılmış ve bu kategorilerin oluşum bölgeleri iki boyutlu parametre alanlarında belirlenmiştir. Akım alanındaki üç boyutluluk etkisi ihmal edilebilecek mertebededir. Ötelenme ve yunuslama hareketleri arasındaki faz açısının değiştirilmesi kanat etrafındaki ve iz bölgesindeki akım yapılarını etkilememektedir. Yunuslama hareketinin genliğinin değiştirilmesi de belirli bir ortalama hücum açısı değerinde herhangi bir kategoriyi temsil eden akım yapılarının genel görünümünü değiştirmemektedir. Yunuslama ve ötelenme hareketlerinin farklı frekanslarda gerçekleştirilmesi konusunun daha derin inceleme inceleme gerektirdiği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Low Reynolds number aerodynamics is an important research area considering the practical applications related to the development of micro-air-vehicles (MAV). The propulsive energy generation of flapping motion leads investigations towards the study of oscillating airfoils and related unsteady flow structure interaction problems. Biological flows around aquatic animals, birds and insects are receiving considerable interest in this perspective.The main objectives of this study are to quantify and visualize the vortical structures around and the separation on the surface of the airfoil and to determine the near-wake vorticity patterns and velocity profiles in order to be able to comment on the thrust or drag acting on the wing. The experiments are conducted in the Water Channel Tunnel at Trisonic Laboratories of Istanbul Technical University, Department of Aeronautics and Astronautics via Digital Particle Image Velocimetry (DPIV). The main parameters of the study used in various non-dimensional forms to categorize the problem are the freestream velocity, the frequency of sinusoidal pitch and plunge motions, the amplitude of plunging, the mean angle of attack, the amplitude of pitching and the phase in between the two sinusoidal motions.Five flow structure categories and their occurrence on a two-dimensional parameter space are identified. The three-dimensional effects are found to be minor and the variation of the phase angle does not seem to affect the vorticity patterns around and in the near wake of the airfoil. Changing the pitching amplitude does not influence the characteristic topology patterns in a category for a given mean angle of attack. The use of unequal pitch and plunge frequencies deserves further investigation.
Benzer Tezler
- Experimental investigation of flexibility effects in flapping wing aerodynamics
Çırpan kanat aerodinamiğinde esneklik etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
ONUR SON
Doktora
İngilizce
2018
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİYE LEMAN OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM
- A high-order finite-volume solver for supersonic flows
Ses üstü akışlar için yüksek mertebe bir sonlu hacim çözücüsü
GREGORIO GERARDO SPINELLI
Doktora
İngilizce
2022
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK
- Flow around a plunging airfoil in a uniform flow
Uniform bir akım alanı içerisinde akıma dik doğrultuda salınım yapan bir kanat etrafındaki akış
MUSTAFA PERÇİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDIN MISIRLIOĞLU
PROF. DR. MEHMET FEVZİ ÜNAL
- Küt cisimler aerodinamiği ve vorteks-shedding olayının deneysel incelemesi
The Experimental study of the bluff body aerodynamics and vortex-shedding behaviour
MUSTAFA SARIOĞLU
Doktora
Türkçe
1997
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. TAHİR YAVUZ
- Computational analysis of external store carriage in transonic speed regime
Harici yük taşımanın transonik sürat bölgesinde hesaplamalı analizi
İ. CENKER ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN MISIRLIOĞLU
PROF. DR. OKTAY BAYSAL