Wave drag optimization of high speed aircraft
Yüksek hızda uçan hava aracının dalga sürükleme kuvvetinin eniyileştirilmesi
- Tez No: 383025
- Danışmanlar: PROF. DR. SERKAN ÖZGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Sesüstü hızlarda uçuş son yarım yüzyılın araştırma konularından olup, sesüstü hızlarda uçabilen uçakların tasarımı için hem askeri hem de sivil projeler yürütülmüştür. Tasarım konusunda gelişen teknoloji ve artan yetenekler sayesinde daha hızlı yakıt verimliliği yüksek ve daha uzun menzile sahip uçaklar tasarlanabilir duruma gelmiştir. Bu araçlar sayesinde seyahat süreleri azalmakta ve askeri görevler daha güçlü hava araçları ile daha yüksek başarımla yerine getirilmektedir. Şüphesiz ki aerodinamik tasarım bu gelişmeleri sağlayan en önemli faktörlerden biridir. Daha düşük sesüstü sürükleme kuvveti katsayısına sahip (standart bir hava aracının sesüstü sürükleme kuvveti katsayısı, sesaltı hızdakine göre iki kat daha fazladır) uçaklar, tasarımcıların nihai hedefi olmuştur. Hava aracının aerodinamik karakteristiklerinin dalga sürüklenmesinin azaltılması ile eniyilemesi ana hedefleridir. Bu çalışmanın amacı hesaplamalı akışkanlar dinamiği, analitik yöntemler ve sayısal yöntemleri kullanarak yüksek hızlarda uçması için tasarlanan uçakların dalga sürükleme katsayısının eniyileştirilmesini yapabilen bir hesaplama aracı geliştirmektir. İlk olarak, dalga sürükleme katsayısı çözücüsü MATLAB arayüzü kullanılarak oluşturulmuştur. Daha sonra, kullanılan akış çözücüsünün farklı geometriler ve hızlar için hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemi kullanılarak doğrulama yapılmıştır. Burada akış çözücüsü olarak ANSYS Fluent kullanılmıştır. Ardından, düğüm tabanlı kısıtlı eniyileme yöntemi kullanılarak ses üstü hızda uçabilen hava aracının dalga sürükleme kuvveti en aza indirilmeye çalışılmıştır. Buna ek olarak, farklı durumlar için dalga sürükleme katsayısı optimizasyon programının başarımı gözlemlenmiştir. Son olarak, bir savaş uçağı geometrisi, motor boyutlandırma kısıtlamalarına göre eniyileştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Supersonic flight has been the subject of the last half century. Both military and civil projects have been running on to design aircraft that will fly faster than the speed of sound. Developing technology and increasing experience leads to faster, more fuel – efficient, longer ranged aircraft designs. These vehicles have the advantage of shortening travelling times in the civilian role and performing missions with greater success in the military role. Aerodynamic design is the main argument of high speed aircraft improvement. Having less supersonic drag force, which is greater than double of the subsonic case for conventional aircraft, is the ultimate goal of the aircraft designers for supersonic design. Optimizing aerodynamic characteristics of supersonic air vehicles by reducing wave drag is the main purpose of this thesis. A computational tool using computational fluid dynamics, analytical and numerical methods is developed in order to meet this goal. Firstly, wave drag coefficient solver algorithm is generated on a MATLAB interface. Then, the solver is validated with different geometries by using computational fluid dynamics simulations at various speeds. ANSYS Fluent is used for flow simulations. Next, gradient-based constrained optimization algorithm is employed to minimize the wave drag coefficient of a supersonic aircraft design. In addition, test cases are selected to observe the success of the wave drag coefficient optimization program for different situations. Finally, fighter aircraft geometry is optimized with respect to engine size constraints.
Benzer Tezler
- 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
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEMAL BÜLENT YÜCEİL
- Forebody optimization of a jet trainer aircraft using response surface methodology with genetic algorithm
Jet eğitim uçağı ön gövdesinin cevap yüzey yöntemi ve genetik algoritma ile eniyilenmesi
ÖMER KANDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Başlangıç tasarımı evresi için gemi tekne yüzeyi işleme ve direnç tahmini programı
A utility program for ship hull form manipulation and resistance prediction for initial design step
ÇAĞAN BİRANT PEKKÜÇÜK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEVRİM BÜLENT DANIŞMAN
- Kriging interpolasyonu kullanan vekil modeller ile gemi kıç formunun viskoz direnç yönünden optimizasyonu
Aft form optimization of ships for minimum viscous resistance by using kriging metamodeling technique
HAYRİYE PEHLİVAN SOLAK
Doktora
Türkçe
2020
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GÖREN
- İki ve üç boyutlu cisimlerin dalga direncinin ve dalga karakteristiklerinin sayısal hesabı
Numerical calculation of wave resistance and wave characteristics of two and three dimensional bodies
YASİN USLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞAKİR BAL