Aeroelastic analysis of composite wings and wind turbine blades including geometrical nonlinearity and compressibility
Geometrik doğrusalsızlık ve sıkıştırılabilirlik içeren kompozit kanat ve rüzgar türbin kanatlarının aeroelastik analizi
- Tez No: 505847
- Danışmanlar: Prof. Dr. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- 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: 371
Özet
Kompozit kanatlar ve rüzgar türbin kanatlarının sıkıştırılabilir ve sıkıştırılamaz akış rejimlerindeki aeroelastik davranışları, ok açısı, sivrilme, ön burulma, eğrilme engelleme ve enine kesme gerinimi gibi geometrik özellikleri bünyesinde barındıran geometrik olarak doğrusal olmayan ince cidarlı kiriş (TWB) teorisi kullanılarak incelenmştir. Yapısal hareket denklemleri, ince cidarlı kirişler için geçerli, doğrusal olmayan gerinim – yer değiştirme etkileşimlerini içeren ve analitik dinamiğin ilkelerini kullanan kinematik ilişkilerin üzerine kurulu en genel biçimde elde edilmiştir. Sıkıştırılamaz ve sıkıştırılabilir akış rejimindeki kararsız aerodinamik yükler, zaman bölgesinde indisiyel fonksiyonlar kullanılarak ifade edilmiştir. Aeroelastik denklemler sistemi, akışkan – yapısal bağlaşık hareket denklemlerine ulaşmak için, aerodinamik gecikme durumlarını yöneten diferansiyel denklemlerle genişletilmiştir. Doğrusal olmayan aeroelastik sistemin zamana bağlı cevabı, Runge-Kutta doğrudan integrasyon algoritması ile elde edilmiştir. Sıkıştırılabilirliğin, MW kapasiteli rüzgar türbini için tasarlanmış, aeroelastik olarak uyarlanmış eğilme-burulma etkileşimine sahip (BTC) kompozit kanatların çırpma karakteristikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. MW türbin için tasarlanan referans kanat ve BTC kanatların çırpma analizleri gerçekleştirilmiştir. Kanadın kiriş modeli, ön burulmalı döner ince cidarlı kirişin yapısal modeli ile benzeşim yapılarak ve tasarlanmış kanatların kesitsel özelliklerinin hesaplanması için varyasyonel asimtotik kiriş kesiti (VABS) metodu kullanılarak geliştirilmiştir. Sıkıştırılabilirliğin rüzgar türbin kanatlarının çırpma karakteristikleri üzerindeki etkisini incelemek için, indisiyel fonksiyon yaklaşımı yoluyla hem sıkıştırılamaz hem de sıkıştırılabilir kararsız aerodinamik kullanılarak, frekans ve zaman bölgelerinde aeroelastik analizler gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Aeroelastic behaviour of composite wings and wind turbine blades in the incompressible and compressible flow regimes is investigated utilizing a geometrically nonlinear Thin Wall Beam (TWB) theory incorporating non uniform geometric features such as sweep, taper, pretwist, warping inhibition and transverse shear strain. The structural equations of motion are obtained in the most general form based on the kinematic relations governing thin walled beams, including the nonlinear strain displacement relations, and utilizing the principles of analytical dynamics. Unsteady aerodynamic loads in the incompressible and compressible flow regime are expressed using indicial functions in the time-domain. The aeroelastic system of equations is augmented by the differential equations governing the aerodynamics lag states to come up with the final coupled fluid-structure equations of motion. Time response of the nonlinear aeroelastic system is obtained via the Runge-Kutta direct integration algorithm. The effect of the compressibility on the flutter characteristics of aeroelastically tailored bend-twist coupled (BTC) composite blades designed for the MW sized wind turbine is investigated. Flutter analyses are performed for the baseline blade and the BTC blades designed for the MW sized wind turbine. Beam model of the blade is developed by making analogy with the structural model of the prewisted rotating TWB and utilizing the Variational Asymptotic Beam Section (VABS) method for the calculation of sectional properties of the blades designed. To investigate the effect of compressibility on the flutter characteristics of the wind turbine blades, aeroelastic analyses are performed in frequency and time domain utilizing both incompressible and compressible unsteady aerodynamics via indicial function approach.
Benzer Tezler
- Rüzgar türbini kanadının aeroelastik davranışının incelenmesi
Investigation of aeroelastic behavior of wind turbine blade
SEDAT MANTICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiErciyes ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR GENÇ
- Plakların dinamik ve aeroelastik analizi
Dynamic and aeroelastic analysis of plates
MERVE MELEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDisiplinlerarası Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Eksenel fonksiyonel derecelendirilmiş rotor pallerinin titreşim analizi
Vibration analysis of axially functionally graded rotor blades
BURAK KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE ÖZDEMİR
- Dynamic and aeroelastic analysis of advanced aircraft wings carrying external stores
Harici yük taşıyan gelişmiş uçak kanatlarının dinamik ve aeroelastik analizleri
ALEV KAÇAR AKSONGUR
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA