Adjoint based aerodynamic shape optimization of subsonic submerged intake
Sesaltı gömülü hava alıkları için adjoint tabanlı aerodinamik şekil optimizasyonu
- Tez No: 672842
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- 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: 147
Özet
Bu çalışmada, yüzeye gömülü bir ses-altı hava alığının şekil optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Amaç fonksiyonlar olarak aerodinamik arayüz düzlemindeki toplam basınç ve kaldırma kuvveti tanımlanmıştır. Sürüklenme kuvveti ise kısıtlanmış ve ceza fonksiyonu olarak belirlenmiştir. Katı modelleme için SALOME, hibrit çözüm ağı üretimi için GMSH, akış çözümü ve adjoint tabanlı şekil optimizasyonu için ise SU2 olmak üzere açık kaynaklı kodlar kullanılmıştır. Şekil parametrizasyonu ve yüzey deformasyonları, Serbest Şekil Deformasyon kafesi aracılığıyla yapılmıştır. Öncelikle, düz plaka üzerine yerleştirilmiş NACA alığı ses-altı şartlarda çözülmüş ve sonuçlar referans çalışma ile karşılaştırılmıştır. Ardından, tek-amaçlı şekil optimizasyonu yapılmış ve tasarım döngüleri sonucunda kaldırma/sürüklenme katsayıları oranı ($C_L/C_D$) 0.08'den 0.53'e iyileştirilmiştir. İkinci bir çalışma ise, bir narin aerodinamik gövde içerisine yerleştirilmiş ikizkenar yamuk (trapezoidal) girişli hava alığı üzerine yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar referans çalışma ile karşılaştırılmış ve optimizasyon için baz model olarak kullanılmıştır. Şekil, çok-amaçlı bir fonksiyon için ve çoklu Serbest Şekil Deformasyon kafesleri ile optimize edilmiştir. Şekil deformasyonu sürecinde, hava alığı ve gövde aynı düzlemde tutulmuştur. Daha sonra, hava alığının iç yüzeyinin optimizasyon adımlarında deforme olmasına müsaade edilmiştir. Basınç geri kazanımı $\%3$ artırılmıştır. Üçüncü çalışma da benzer olmakla birlikte narin gövdedeki dairesel bir girişi içermektedir. Burada, hava alığı bölgesini tek bir Serbest Şekil Deformasyon kafesi içine almaktadır ve optimizasyon işlemi yarı-gömülü bir şekil oluşturacak şekilde deformasyona müsaade edilmiştir. Toplam basınç geri kazanımında $\%2$ artış ve $C_L/C_D$ oranında $\%10$ iyileşme sağlanmıştır. Son çalışmada ise yine trapezoidal girişli hava alığı ele alınmıştır. Optimizasyon süreci, üçüncü çalışmaya benzer şekilde işletilmiştir. Hava alığı yüzeyinde kayda değer bir deformasyon sonucunda optimum şekil elde edilmiş ve nihayetinde yarı-gömülü bir hava alığı oluşturulmuştur. Toplam basınç geri kazanımında $\%6$ artışın yanı sıra $0.04$'lük bir $C_L/C_D$ oranı elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study the aerodynamic shape optimization of subsonic submerged intake is performed. The total pressure at the aerodynamic interface plane and lift are employed as objective functions. Drag is constrained and employed as penalty objective. Open-ware platforms are used including SALOME for solid modeling, GMSH for the hybrid mesh generation and SU2 for flow solutions and adjoint based shape optimization. Free form deformation box is employed for shape parameterization and surface deformation. Initially NACA intake placed on a flat plate is solved and result is compared with reference study at subsonic flow conditions. Thereafter single objective shape optimization is employed which enhances the $C_L/C_D$ from 0.08 to 0.53 at the end of design cycles. The second case is of trapezoidal-entrance intake placed in slender aerodynamic body. The results are compared with reference study and baseline case for optimization is established. The shape is optimized using multi objective function and for multiple free form deformation boxes. The intake remains flush with the body during the shape deformation process. The intake internal surface is then allowed to deform along the optimization steps. The pressure recovery increases by 3\%. The third case is similar but with circular entrance in slender body. A single free form deformation box encloses the intake region and the deformation is allowed such that optimization creates a semi-submerged shape. The total pressure recovery increases by 2\% and $C_L/C_D$ also increases by 10\%. In the last case again the trapezoidal entrance intake is employed. The optimization process is similar to the third case. The optimum shape produces a substantial deformation at the intake surface and a semi-submerged intake is finally formed. The total pressure recovery improves by 6\% and an additional $C_L/C_D$ ratio of 0.04 is achieved.
Benzer Tezler
- Adjoint based design optimization of subsonic airfoils with a panel code
Panel kodu ile adjoint tabanlı sesaltı kanat profili eniyilemesi
BERK SARIKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Adjoint based aerodynamic shape optimization of a close coupled wing tail configuration
Yakın etkileşimli kanat kuyruk konfigurasyonunun adjoint tabanlı aerodinamik şekil eniyilemesi
ATAKAN ÖNCÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Adjoint based aerodynamic shape optimization of a missile engine inlet cover
Adjoınt yöntemi ile füze hava alığı kapağının aerodinamik şekil optimizasyonu
ARDA ÖZUZUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Adjoint-based aerodynamic shape optimization of a strake-delta wing configuration
Strake-delta kanat konfigürasyonun adjoint tabanlı aerodinamik şekil optimizasyonu
KAAN YUTÜK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Development of a discrete adjoint-based aerodynamic shape optimization tool for natural laminar flows
Doğal laminar akışlar için ayrık adjoınt tabanlı aerodinamik şekil eniyileme aracı geliştirilmesi
HALİL KAYA
Doktora
İngilizce
2020
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
DOÇ. DR. HAMDULLAH YÜCEL