Geri Dön

Passive flow control in boundary layer ingesting semi submerged inlet

Yarı gömülü hava alı‡ğında pasif akış kontrolü

  1. Tez No: 416656
  2. Yazar: UMUT CAN KÜÇÜK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZ UZOL, YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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 efficiency 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, flow 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, flow 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 flow 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 confidence 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 flow control ensure sufficiently 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 flight envelope.

Benzer Tezler

  1. 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

    İngilizce

    2019

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK

    DOÇ. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN

  2. 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

    Türkçe

    2012

    Makine MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUAMMER ÖZGÖREN

  3. Transonik kavite akışının aeroakustik incelemesi

    Aeroacustic investigation of transonic cavity flow

    HAYDAR İREY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAHA ZAFER

  4. 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

    İngilizce

    2017

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN GÜNEŞ

  5. Yarıklı bir E387 kanat profilinin aerodinamik karakteristiklerinin sayısal incelenmesi

    Numerical investigation of aerodynamic characteristics of a slotted E387 airfoil

    SEYFETTİN KALAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiMunzur Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ERHAN FIRAT