Computational fluid dynamics simulations of ship airwake with a hovering helicopter rotor
Gemi iz bölgesinde askıda duran helikopter rotor hesaplamalı akışkanlar dinamiği simulasyonları
- Tez No: 442323
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZ UZOL, YRD. DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- 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: 112
Özet
Bu tezde, basit bir gemi geometrisi etrafındaki hava iz bölgesinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği simülasyonları, yatay ve eğik gemi güvertesi için ve ayrıca gemi güvertesi üzerinde rotorlu ve rotorsuz olarak yapıldı. Bir aktüatör disk modeli, uçuş güvertesi üzerinde askıda duran bir rotor modelinin HAD simülasyonları için kullanıldı. Bütün hesaplamalar ticari bir sonlu hacim HAD akış çözücü kullanılarak yapıldı. Gemi geometrisini ve rotor diskini içeren hesaplama alanında yapısal olmayan üçgen yüzeyli çözüm ağı oluşturuldu. Basit Fırkateyn Şekli 2 (SFS2) gemi geometrisi etrafındaki akış RANS ve hibrit RANS/LES denklemleri çözülerek hesaplandı. Daimi ve zamana bağlı hesaplamalar farklı türbülans modelleri kullanılarak yapıldı. Hibrit RANS/LES türbülans modeli ile iyi bir doğrulama elde edildi. Standart (yatay) model ile elde edilen simülasyon sonuçları için yapılan doğrulama çalışmasından sonra, deniz dalgalarının oluşturduğu gemi hareketi tartışıldı ve sadece yuvarlanma hareketinin bir anlık durumu eğik uçuş güvertesi problemi olarak göz önüne alındı ve incelendi. Bu yüzden, gemi geometrisine, geminin sert deniz koşullarındaki yuvarlanma hareketini yansıtan x-ekseni etrafında 10 derecelik bir dönüş uygulandı. Yatay (eğik olmayan) ve eğik güverte durumları için elde edilen sonuçların karşılaştırılması yapıldı. Ayrıca, bölgesel sınır koşulu ile rotor diski, hem yatay hem de eğik gemi modelleri ile, rotorun gemi iz bölgesi hava akımına olan aşağı hava akışı etkisini araştırmak için kullanıldı. Tam ölçekli, dört palalı S-76 helikopter rotoru, rotor modeli olarak seçildi. İlk olarak, sadece rotor durumu çözüldü ve mevcut rüzgar tüneli verileri ile doğrulandı. Daha sonra, rotorlu gemi vakaları için daimi durum simülasyonları gerçekleştirildi. Çalışmanın bu kısmında, gemi iz bölgesi hava akımının rotor uçuş performansına etkisi dikkate alınmayıp, sadece askıda kalan rotorun iz bölgesinin (aşağı hava akışının) gemi iz bölgesi hava akımı üzerindeki etkisi incelendi. Eğik gemi güvertesi etrafındaki akış, yatay gemi güvertesininkinden farklı olarak gözlemlendi. Güverte üzerine rotor eklendiğinde, girdap yapıları ve dikey hız büyüklüğü gibi akış özellikleri değişti. Bu da, etkileşimlerin doğru bir şekilde modellemek ve çözmek için daha da karmaşık hale geldiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, Computational Fluid Dynamic simulations of ship airwake for a simple ship geometry are performed for the horizontal and inclined deck configurations and also with and without the helicopter rotor over the deck. An actuator disk model is used for the CFD simulations of a rotor model hovering over the flight deck. All of the computations are performed by using a commercial finite volume CFD flow solver. The unstructured tetrahedral grids are generated in the computational domain including ship geometry and rotor disk. The flow around the Simple Frigate Shape 2 (SFS2) ship geometry is computed by solving RANS and hybrid RANS/LES equations. The steady-state and unsteady computations with different turbulence models are performed. A good validation is obtained with the hybrid RANS/LES turbulence model. After the validation study for the simulation results with the standard (horizontal) model, ship motion due to sea waves is discussed and only an instant of the roll motion is considered as an inclined flight deck problem and investigated. Therefore, a 10 degree rotation about x-axis is given to ship geometry, which illustrates roll motion of ship in rough sea conditions. Comparisons of the results with horizontal (un-inclined) and inclined deck cases are done. Also, a rotor disk with zonal boundary conditions is used with both horizontal and inclined ship models to investigate downwash effect of rotor on ship airwake. Full-scale, four bladed S-76 helicopter rotor is selected as the rotor model. Rotor only case is first solved and validated with the available wind tunnel data. Then, steady-state simulations for ship with rotor cases are performed. In this part of the study, the effect of ship airwake on rotor performance was not considered, only the effect of hovering rotor wake (downwash) on the ship airwake was taken into account. Flow around the inclined ship deck is observed as different from the horizontal deck. When a rotor is also included over the deck, the flow features such as vortical structures and vertical velocity magnitudes are changed showing that the interactions is more complicated to accurately model and solve.
Benzer Tezler
- Helikopter rotoru etrafında oluşan akışın gemi iz bölgeleriyle etkileşiminin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile analizi
Computational fluid dynamics analysis of interaction of flow around helicopter rotor with ship airwake
HÜSAMETTİN ALPEREN ALABAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Havacılık MühendisliğiMilli Savunma ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ NACAKLI
- Ship airwake analysis by computational fluid dynamics methods
Gemi üst yapı aerodinamiğinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemleriyle incelenmesi
HAKAN YEŞİLEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. FIRAT OĞUZ EDİS
- Gemi direncinin ve hareketlerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemi kullanılarak incelenmesi
Investigation of the ship resistance and motions using computational fluid dynamics
YAVUZ HAKAN ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2014
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAMER YILMAZ
- Gemi kargo tanklarında doğal taşınımla olan ısı geçişinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental investigation of natural convection heat transfer in ship cargo tanks
KORAY ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2022
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- The sensitivity analysis of manoeuvring derivatives on a VLCC with turning circle simulation tests
Manevra türevlerinin dönme dairesi simülasyonu kullanılarak bir VLCC gemisi üzerinde hassasiyet analizi
SUAT ADNAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER KEMAL KINACI