Passive flow control in boundary layer ingesting semi submerged inlet
Yarı gömülü hava alığında pasif akış kontrolü
- Tez No: 416656
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZ UZOL, YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN
- 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 ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 134
Özet
Gömülü hava alıkları, geleneksel hava alıklarna göre düşük radar kesit alanı, düşük gürültü, yüksek yerleşim verimliliği ve düşük sürükleme kuvveti sağlamaktadır. Ancak bu çeşit hava alıklarında merkez eğriliği ve hava alığı boyunca var olan yüksek difüzyon hızından dolayı radyal ve çevresel ters basnç gradyanları akışa etki etmektedir. Bu şekildeki hava alıklarında akış dışarıdan gelen akışın kalitesine doğrudan bağlı olduğu için, sınır tabakası içindeki havayı emen gömülü hava alıklarında yüksek toplam basınç bozuntusu ve düşük basınç korunumu sıkça meydana gelir. Dolayısıyla, bozuntuyu düşürmeyi ve/veya basınç korunumunu artırmayı amaçlayan akış kontrol yöntemleri hava alığı tasarımcılarına çok büyük bir avantaj sağlayabilir. Bu tezde, sınır tabakası içindeki havayı emen yarı gömülü hava alıklarında pasif akış kontrol yöntemi olarak kullanılan girdap oluşturucuların etkileri hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi ile ticari olarak temin edilebilen Fluent 14.0 yazılımı kullanılarak incelenmiştir. İncelemelerde kullanılacak olan yöntem hakkında güven kazanmak ve türbülans modelini seçebilmek amacyla doğrulama çalışması açık kaynaklarda ulaşılabilir deneysel veriler yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Doğrulama çalışması, girdap oluşturucuların kullanıldığı ve kullanlmadığı durumları içermektedir. Doğrulama çalışması sonucunda K-W SST türbülans modelinin, Spalart Allmaras ve Realizable K-E türbülans modellerine göre daha doğru sonuçlar verdiği görülmüştür. Çalışmalarda temel alınan hava alığı geometrisi geleneksel tasarım yaklaşımları ile tasarlanmıştır. Öncelikle bu hava alığının performans değerleri akış kontrolü uygulanmadan elde edilmiş, sonrasında girdap oluşturucularının hava alığı performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Girdap oluşturucu takımlarının tasarım değişkenleri lokal sınır tabakası kalınlığına göreceli olarak değerlendirilen girdap oluşturucu yükseklikleri, girdap oluşturucuların açısı, girdap oluşturucuların sayısı yani aralarındaki yatay mesafe ve ayrılma noktası ile girdap oluşturucu takımı arasndaki mesafe olarak alınmıştır. Çalışmanın sonunda her bir parametrenin etkisi detaylı bir şekilde tartışılmıştır. En iyi girdap oluşturucu takımı toplam basınç bozuntusunda %80'lik bir iyileştirme sağlarken yalnızca %0.35'lik bir toplam basınç toparlama katsayısında azalmaya yol açmıştır. Ayrıca, kullanılan pasif akış kontrol yönteminin yalnızca tasarım koşulunda değil aynı zamanda uçuş zarfı boyunca görülebilecek hücum açısı aralığında da bozuntu katsayısını önemli şekilde aşağıya çekerek motorun sağlıklı çalışmasını güvence altına aldığı ve yalnızca önemsiz sayılabilecek ölçüde toplam basınç toparlama katsayısında düşmeye yol açtığı gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Submerged intake designs with high compactness provide lower radar cross sectional area, less noise, higher packaging e fficiency and lower drag compared to the conventional designs. However, in such an intake flow exposed to strong adverse pressure gradients both in streamwise and circumferential directions due to the centerline curvature and high diffusion rate through the intake. Since, fl ow inside submerged intakes is very sensitive to the upcoming flow quality, it is very common to encounter with high total pressure distortion and low total pressure recovery inside boundary layer ingesting submerged intakes. Therefore, fl ow control methods used for reducing distortion and/or increasing pressure recovery can provide crucial advantageous to the intake designers. In this thesis, effect of vortex generators used as a passive fl ow control devices in a semi submerged boundary layer ingesting intake is computationally investigated with commercially available flow solver Fluent 14.0. In order to reach high confi dence about computational strategy and turbulence model selection, validation study is conducted with an available experimental data in the open literature for a serpentine intake with and without vortex generator application. Validation results indicate that K-W SST provide more accurate results compared to the computations obtained with Spalart Allmaras and Realizable K-E turbulence models. Base intake geometry developed for a flow control investigation is formed through the conventional design approaches. After computational investigation of performance of clean intake without flow control, effect of vortex generators on intake performance are investigated. Design variables of vortex generator sets are taken as vortex generator height relative to local boundary layer thickness, angle of incidence, number of vortex generators thus lateral spacing and distance between separation point and vortex generator set. Effect of the each design variable on intake performance are discussed in detail at the end of the work. Best vortex generator set provide 80% reduction in total pressure distortion with only 0.35% reduction in total pressure recovery at design condition. Moreover it is shown that, passive fl ow control ensure suffi ciently uniform flow reaching engine face such that possibility of the engine surge totally eliminated with only negligible decrease in pressure recovery for not only design condition but also whole angle of attack range that mostly encountered in fl ight envelope.
Benzer Tezler
- A numerical investigation on passive flow controls of open cavities at transonic speeds
Açık kavitelerin pasif kontrolünün transonik akışlarda sayısal incelenmesi
OĞUZHAN DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK
DOÇ. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN
- Kürenin sınır tabakayla etkileşimiyle oluşan akış yapısı ve kontrolünün deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the flow structure and its control between boundary layer and sphere
ABDULKERİM OKBAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUAMMER ÖZGÖREN
- Transonik kavite akışının aeroakustik incelemesi
Aeroacustic investigation of transonic cavity flow
HAYDAR İREY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHA ZAFER
- Numerical and experimental investigation of boundary layer transition with active and passive flow control methods
Sınır tabaka geçişinin aktif ve pasif akış kontrol yöntemleriyle sayısal ve deneysel incelenmesi
ABDUSSAMET SUBAŞI
Doktora
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ
- Yarıklı bir E387 kanat profilinin aerodinamik karakteristiklerinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of aerodynamic characteristics of a slotted E387 airfoil
SEYFETTİN KALAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiMunzur ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERHAN FIRAT