Control of flow structure on VFE-2 delta wing with passive bleeding using CFD
VFE-2 delta kanadı üzerinde had kullanarak pasif akıtma ile akış yapısı kontrolü
- Tez No: 489586
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET METİN YAVUZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- 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
Uçuş performansının iyileşmesine yönelik üstün özelliklerinden dolayı, yüksek süpürme açılı delta kanatların savaş uçakları ve füzeler gibi askeri uygulamalarda kullanımları, uzun yıllardır hem deneysel hem de numerik çalışma açısından çok önemli bir aerodinamik araştırma konusu olmuştur. Bu tip kanatların üzerinde oluşan hücum kenarı girdapları ve bunların kırınımlarını sayısal olarak simüle etmek için geliştirilen CFD kodlarının gerçekçi kapasitelerini değerlendirmek amacıyla, 2003-2008 yılları arasında NATO Araştırma ve Teknoloji Organizasyonu tarafından İkinci Girdap Akış Deneyi (VFE-2) gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, eşdeğer bir VFE-2 kanadı üzerinde oluşan, sıkıştırılamaz koşuldaki türbülanslı girdaplı akış ve bu akışın kırınımı, ticari ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak modellenmiştir. İlk olarak, ağ yoğunluğu ile sonuçların değişmediğinden emin olmak maksadıyla, keskin kenarlı ve 65° süpürme açılı VFE-2 kanadı için ağdan bağımsızlık çalışması yapılmıştır. Ardından, RANS tabanlı türbülans modelleri olan Spalart-Allmaras (S-A) ve SST k-ω with curvature corrections kullanılarak elde edilen çözüm sonuçları, literatürden sağlanan Detached Eddy Simulation (DES) sonuçları ve deneysel veriler ile doğrulanmıştır. Sonuçlar, SST k-ω with curvature correction modelinin, özellikle ikincil ayrışmalar ve girdap kırınım yerinin tespiti açısından, girdaplı akışın simülasyonunda çok başarılı olduğunu göstermiştir. Ağ ve türbülans modeli performansından tam olarak emin olduktan sonra, akıtma yönteminin akış alanını manipüle etme ve girdap kırınımını geciktirmeye yönelik efektivitesini test etmek amacıyla pasif akıtma ile akış kontrolü yöntemi uygulanmıştır. Akıtma yöntemi havanın kanat üzerinde açılan oluk veya deliklerinden, basınç tarafından emiş tarafına doğru, akmasına izin verilmesi ve girdap yapısını güçlendirerek kırınımını geciktirmek üzere girdaplı akış alanına enjekte edilmesi fikrine dayanır. Delta kanatlar için şimdiye kadar bu pasif yaklaşımın sadece sınırlı sayıda uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada söz konusu teknik, akıtma deliklerinin büyüklükleri, eğim açıları ve şekillerinin değişim etkilerinin incelendiği üç farklı set üzerinden uygulanmış olup burada her set içinde ilgili parametre değiştirilirken diğer iki parametre sabit tutulmuştur. Her bir inceleme seti için kaldırma kuvveti ve katsayısının az miktarda artışının yanında girdap kırınımının, akış kontolünün olmadığı durumla kıyasla, kord boyu lokasyonunun yaklaşık 10%'u kadar geciktirilmesi sağlanmıştır. Ancak her setteki en iyi parametreleri bir araya getirmek, her parametrenin tekil kontrol performansına kıyasla daha düşük öteleme sonucunu vermiştir.
Özet (Çeviri)
The utilization of slender delta wings on military platforms like fighter jets and missiles has been a great topic of aerodynamics research for many decades from both experimental and numerical point of view as a result of their superior contributions to the flight performance. Second Vortex Flow Experiment (VFE-2) was carried out by NATO Research and Technology Organization between 2003 and 2008 to judge the realistic capability of the CFD codes which had been developed for simulating the leading edge vortices and their breakdowns occurring on this type of wings. In the present study, the turbulent vortical flow and its breakdown in incompressible conditions over a generic VFE-2 wing were modeled using commercial code, ANSYS Fluent. First, the grid independence study was conducted for the sharp edged 65° swept VFE-2 wing to ensure the results of the simulations do not vary with mesh density. Then, different RANS based turbulence models including Spalart-Allmaras (S-A) and SST k-ω with curvature corrections were used for validation purposes where the results of the current study were compared with both Detached Eddy Simulation (DES) results and the experimental data available in the literature. The results indicated that SST k-ω model with curvature correction was quite successful in simulating the vortical flow particularly in terms of the secondary separations and predicting the vortex breakdown location. Once a complete confidence of the grid and the turbulence model was ensured, flow control using passive bleeding was tested to check the effectiveness of bleeding on manipulating the flow field and delaying the location of vortex breakdown. The bleeding method bases on the idea of letting the air stream from the pressure side of the wing to the suction side through the holes on the wing body and injecting it into the vortical flow field to strengthen the vortex structure and delay its breakdown. For delta wings, only a limited number of applications of this passive approach yet have been implemented up until now. In the present study, the control technique was applied in three sets of investigation including variation in sizes, inclination angles and shapes of bleed holes; where in each set one parameter was altered with keeping the others constant. For each investigation set, a delay of breakdown to about 10% of the chord wise location compared to the no-control case as well as a slight improvement in the lift force and coefficient was achieved. Combining the best case parameters from each set, however, resulted a less retardation compared to the each parameter's individual control performance.
Benzer Tezler
- Numerıcal sımulatıons on vortex domınated delta wıngs wıth anısotropıc adaptıve mesh generatıon
Ani̇zotropi̇k uyarlanabi̇li̇r ağ üreti̇mi̇ i̇le gi̇rdap etki̇li̇ delta kanatlar üzeri̇nde sayisal si̇mülasyonlar
HÜSEYİN AKGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ŞAHİN
- Bazı kobalt esaslı alaşımlarda mikroyapı ve faz analizi
Microstructure and phase analysis in some cobalt-base alloys
ALEV OSMA
- Synthesis and characterization of two-dimensional nano-layered ternary transition metal carbide and boride (MAX/MAB) phases
İki boyutlu nano-tabakalı üçlü geçiş metali karbür ve borür (MAX/MAB) fazlarının sentezi ve karakterizasyonu
BERK ŞENYURT
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
DOÇ. DR. NAZLI AKÇAMLI KAYA
- Assessment of properties and mechanical behavior of novel Al/Mg cast alloys
Yeni nesil Al/Mg dökme alaşımlarının özelliklerinin ve mekanik davranışının değerlendirilmesi
KAMİL ARMAĞAN GÜL
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ÖZGÜR ASLAN
