Analysis of flow structure in a helicopter cabin to improve the thermal comfort using computational fluid dynamics modeling
Bir helikopter kabininde termal konforu iyileştirme amacıyla akış yapısının hesaplamalı akışkanlar dinamiği modelleme ile incelenmesi
- Tez No: 504539
- 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: 138
Özet
Yolcu taşıma amaçlı kullanılan helikopterlerde, koşullandırılmış havanın dağıtımının doğru yapılması yolcu konforu açısından oldukça önemlidir. Düşük hava hızları yolcuların bunaltıcı hissetmesine yol açabilecekken, yüksek hızlar rahatsızlığa neden olabilir. Bunun yanında, kabin içerisindeki sıcaklık dağılımının homojen olması da yolcu konforu açısından oldukça önemlidir. Kabin içerisinde oluşan yüksek sıcaklık farklılıkları yolcuların rahatsız hissetmesine yol açar. Bu tez çalışmasında, yeni tasarlanmış bir yolcu taşıma helikopteri içerisindeki yolcuların konfor durumlarını incelemek amacıyla ANSYS FLUENT kullanılarak CFD modelleri geliştirilmiştir. Yolcuların yüzleri etrafında olması hedeflenen hava hızları SAE ARP292, ASHRAE 161-2003 ve ASHRAE 161-2007 standartlarından yararlanılarak belirlenmiştir. Ayrıca, hava hızına ek olarak, kişisel hava çıkışlarından üflenen havanın, yolcuların yüzleri etrafında efektif dağılımı konusu da ele alınmıştır. Diğer yandan, sıcaklıkla ilgili olan konfor parametreleri SAE ARP292 standartından yararlanılarak belirlenmiştir. Analizlerde kullanmak amacıyla, kabin tipi akışları için uygun olarak öngörülen bir türbülans modeli seçilmiştir ve modelin performans yetkinliği, literatürden elde edilen deneysel ve numerik çalışmaların sonuçlarıyla doğrulanmıştır. Araştırma sonuçları, mevcut kişisel hava çıkışı tasarımının, yolcu etrafında konforlu bir ortam oluşturma açısından yetersiz olduğunu ortaya çıkarmıştır. Yolcu konforunu artırma hedefiyle, numerik simülasyonlardan yararlanarak, kişisel hava dağıtım sistemi tasarımını geliştirmek amacıyla iteratif bir süreç takip edilmiştir. Bu tez çalışması ile, kişisel hava çıkışlarını tekrar tasarlayarak, bu çıkışların kabin içindeki yerleşim yerlerini ayarlayarak ve kabin hava girişlerine hava taşıyan hat için konfor açısından uygun olan akış miktarı oranı belirlenerek yolcuların konfor durumları iyileştirilmiştir. Yeni tasarım ile yolcuların yüzleri etrafında hedeflenen hava hızları elde edilmiştir ve havanın efektif dağıtımı da sağlanmıştır. Ayrıca, yeni tasarım ile kabin içerisindeki sıcaklık dağılımı daha homojen bir hale getirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Proper distribution of conditioned air inside the cabins of passenger transportation type aircrafts is crucial in terms of passengers' comfort. Low air velocities may cause passengers to feel stuffy whereas high velocities may create disturbance. Moreover, satisfying uniform temperature distribution inside the cabin is also crucial for the passenger comfort. High temperature variation inside the cabin results in feeling of discomfort. In this thesis, computational fluid dynamics (CFD) models are developed using ANSYS FLUENT to investigate thermal comfort level of the passengers in a newly designed passenger transportation helicopter. The desired air velocities in the vicinity of the faces of passengers are determined by utilizing SAE ARP292, ASHRAE 161-2013 and ASHRAE 161-2007. Moreover, in addition to air velocity, effective distribution of the personalized air flow around the faces of passengers is also considered. On the other hand, SAE ARP292 is used to determine the temperature related comfort parameters. For the analyses, a turbulence model anticipated as suitable for cabin type flows is selected and the competence of its performance is confirmed by the experimental and numerical results available in the literature. The results reveal that the existing design of personalized air distribution system is inadequate for creating comfortable environment to passengers. For the purpose of enhancing thermal comfort of the passengers, an iterative procedure is followed to redesign personalized air distribution system by evaluating the results of numerical simulations in terms of thermal comfort levels. By the present thesis study, by redesigning personalized air inlets, adjusting their locations and proposing a flow rate ratio between personalized and main inlet flows, an improvement has been shown up in terms of thermal comfort levels of the passengers. The new design provides air velocities between the designated comfort range and effective distribution of the personalized air flow around the faces of passengers. Moreover, the temperature distribution inside the cabin becomes more uniform by the new design.
Benzer Tezler
- Bir helikopter rotor palasının kompozit malzeme kullanılarak sonlu elemanlar metodu ile dizaynı
A Helicopter rotor blade design from composite material using finite element method
HALİM ŞAHİN
- Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin aerodinamik kapsamı ve güç belirlenmesi analizlerinde potansiyel akım yöntemleri
Aerodynamic aspects of wind energy conversion systems and potential flow methods in performance prediction analysis
ALİ ALPER AKYÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. ADİL YÜKSELEN
- Helikopter ana rotor uç geometrisinin aeroakustik açıdan optimizasyonu ve rotor hareketlerinin aeroakustik etkilerinin incelenmesi
Aeroacustical optimization of helicopter main rotor tip geometry and investigation of aeroacustic effects of rotor movements
TUĞRUL TEOMAN ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- Potansiyel akım-sınır tabaka yaklaşımı ile kanat profili analiz ve dizaynı
Airfoil analysis and design by using potential flow-boundary layer approximation
SALİH BOZKURT
- H&-robust optimal kontrol tekniğinin kullanılması ile T 700 turbo motorunun güç türbini hızının kontrolü
Power turbine speed control of the GE-T700 turbo engine using the H -robust optimal control technique
CÜNEYT YILMAZ