Development and implementation of novel flow control techniques for nonslender delta wings
Düşük ok açılı delta kanatlar için yenilikçi akış kontrol yöntemleri geliştirilmesi ve uygulaması
- Tez No: 474911
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET METİN YAVUZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Düşük ve orta ok açılı delta kanatlar üzerindeki akışın anlaşılması ve kontrolü, bu planformaların insansız savaş uçakları ve mikro hava araçları gibi kullanım alanlarının ortaya çıkması nedeniyle son yıllarda pek çok araştırmacı için ilgi çekici bir alan haline gelmiştir. Delta kanatlar yüksek hücum açılarında yüksek kaldırma kuvveti oluşturup kararlı bir uçuş sağlamaktadır; ancak konvansiyonel akış kontrol yüzeylerinin olmaması delta kanatlar üzerinde uygulanabilecek yeni akış kontrol yöntemlerinin oluşturulması gerekliliğini ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmada, ok açısı 45 derece olan delta kanat üzerinde oluşan akış yapılarının yenilikçi pasif yöntemlerle kontrol edilmesi amaçlanmıştır. Deneyler; düşük hızlı rüzgâr tünelinde, parçacık görüntülemeli hız ölçüm tekniği, yüzey basınç ölçümleri ve lazer aydınlatmalı duman görüntüleme yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. Bio-ilhamlı kenar değişiklikleri, bio-ilhamlı malzeme değişiklikleri ve pasif akıtma yöntemleri olmak üzere detayları aşağıda anlatılan üç farklı pasif akış kontrolü geliştirilmiş ve incelenmiştir. Bio-ilhamlı kenar değişikliği çalışmaları için delta kanatlarla geometri benzerliği olan memeli kuyruk şekli esas alınmıştır. Yapılan değişikliklerin etkisi Reynolds sayısı 10^4<𝑅𝑒< 2.5×10^4 aralığında ve hücum açıları 4<𝑅𝑒< 12 derece olarak alınmıştır. Sonuçlar, planform üzerinde uygulanan kenar değişikliklerinin kanatların stall performansını mevcut çalışma aralığında beklenenin aksine düşürdüğünü göstermiştir. Çalışmanın diğer bir bölümünde, 45 derece ok açısına sahip delta kanat üzerindeki akış yapılarının pasif akıtma tekniği ile kontrolü hedeflenmiştir. Çalışılan kontrol tekniğinin etkisini belirleyebilmek için oluşturulan üç farklı kanat geometrisi geniş bir çalışma aralığını temsil eden hücum açıları 6≤𝛼≤16 derece ve Reynolds sayıları 10^4<𝑅𝑒< 10^5 arasında referans kanatla karşılaştırılmıştır. Sonuçlar pasif akıtmanın kanat üzerindeki akışı etkilediğini ve doğru akıtma yöntemiyle kanat üzerindeki akış yapılarında yüksek ölçüde iyileşme sağlanacağını göstermektedir. Referans kanadın üzerindeki akışın yüzeyden ayrıldığı yüksek hücum açılarında, doğru akıtma şekliyle üç boyutlu akış ayrılmasının geciktirildiği ve girdaplı yapıların geri kazanılması ile emme basınç katsayısı −𝐶𝑝'nin yükseldiği gözlenmiştir. Düşük hücum açılarında ise pasif akıtma emme basınç katsayısı −𝐶𝑝'de düşüş yaratmıştır. Düşük ok açılı delta kanatlar üzerindeki akışın kontrolü için yapılan bir diğer çalışmada ise hayvanların bio-ilhamlı kısmi esnek kanatlarla çalışılmıştır. Bu amaçla, deneyler geniş bir çalışma aralığı olan Reynolds sayısı 10^4≤𝑅𝑒≤10^5 ve hücum açısı 8 ≤𝛼≤30 derecede esneme oranı a/S = 0.3, 0.5, ve 0.7 olan üç farklı 45 derece ok açılı delta kanatla yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, uygulanan kısmi esnekliğin çalışılan Reynolds sayısı ve hücum açıları için akış yapılarını anlamlı şekilde değiştirmediğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Understanding and controlling the physical phenomenon behind the aerodynamics of low to moderate swept delta wings has been a challenge for researchers during the last few decades, which is stimulated by their widespread use in unmanned combat air vehicles (UCAVs) and micro air vehicles (MAVs). Although delta wings are capable of generating high lift and stable flight performance at high angle of attack, the problems related to lack of conventional flow control surfaces compel the researchers to explore new means of flow control techniques on delta wings. In the current study, it is aimed to control the flow structure of low swept delta wing with sweep angle of Λ=45o using novel passive flow control techniques. The experiments are conducted in a low speed wind tunnel using the techniques of laser-illuminated flow visualization, surface pressure measurements, and particle image velocimetry (PIV). Three different passive flow control methods are developed and investigated including bioinspired edge modification, bioinspired material modification, and passive bleeding, where the details of each are described in the paragraphs below. Bioinspired edge modifications are studied based on similarities between delta wing shapes and cetacean flukes. Reynolds number is varied within the range of 10^4<𝑅𝑒< 2.5×10^4 and the attack angles are 4≤𝛼≤12. The results indicate that the edge modification deteriorates the flow structures compared to the base wing planform within the operational range tested in the current study. Passive bleeding, using the inherent pressure difference between the suction and pressure side of the wing, is studied to investigate its effect on the flow structure of a 45 deg swept delta wing. Three different bleeding configurations are tested to identify the effectiveness of the control technique for a broad range of attack angles 6≤𝛼≤16 deg at Reynolds numbers 10^4<𝑅𝑒< 10^5. The results indicate that all bleeding configurations alter the flow field over the planform, where a proper bleeding induces significant improvement on the overall flow pattern. At sufficiently high angle of attack the recovery of the vortical structures with significant increases in the magnitude of suction pressure coefficient −𝐶𝑝, which implies the elimination of three-dimensional surface separation is achieved. On the contrary, at low attack angles, the bleeding causes reduction in the magnitudes of suction pressure coefficient −𝐶𝑝 in general, indicating a loss in suction performance of the planform. The bioinspired material modification study is based on flexion ratio concept inspired from animal propulsion. For this purpose, the experiments are conducted for a broad range of Reynolds numbers 10^4≤𝑅𝑒≤10^5 and attack angles 8 ≤𝛼≤30 deg using four different 45 deg swept delta wings of flexion ratios a/S = 0.3, 0.5, and 0.7 along with a base planform. The results indicate that the partial flexibility of the delta wing does not induce notable variation in the flow structure over the wing within the Reynolds number ranges tested in the current study.
Benzer Tezler
- A novel approach for identification of thermal and optical characteristics for the active layer of high power photonic devices
Yüksek güçlü fotonik sistemlerin aktif katmanının termal ve optik özelliklerinin karakterizasyonu için yeni bir yaklaşım
AHMET METE MUSLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
EnerjiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
- Yer bilimlerinde LA-HR-ICP-MS tekniği ile U-Pb tarihlendirme çalışmaları için metot geliştirilmesi ve uygulanması
Method development and application of U-Pb geochronology in earth sciences using LA-HR-ICP-MS
MERVE CANER
Doktora
Türkçe
2026
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKatı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET AKİF SARIKAYA
PROF. DR. GÜRSEL SUNAL
- Lityum iyon piller için yazdırılabilir NMC katot mürekkeplerinin sentezi
Synthesis of printable NMC cathodes for lithium ion batteries
FATMA SENA TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- Safinamid mesilat safsızlıklarının ve izomerlerinin HPLC ile analizi
Analysis of safinamide mesylate impurities and isomers by HPLC
NİHAL DOLAPCI
- Mekansal analiz teknikleri ile çok kriterli karar verme yaklaşımı kullanılarak raylı sistem güzergah analizi
Rail system route analysis using multi criteria decision making with spatial analysis techniques
BERNA ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
2023
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ OSMAN ATAHAN