Computation of vortical flow fields over a close-coupled delta canard-wing configuration and adjoint based configuration optimization
Yakın ilişkili delta kanard-kanat konfigürasyonunda girdaplı akış hesaplamaları ve adjoint yöntemi ile konfigürasyon optimizasyonu
- Tez No: 720757
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- 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: 101
Özet
Bu çalışmada yakın ilişkili delta kanard-kanat konfigürasyonu girdap etkileşimlerinin ve özellikle perdövitese yakın yüksek hücum açılarında kaldırma kuvveti artışını sağlayan mekanizmanın anlaşılabilmesi amacıyla incelenmektedir. Akışın incelenmesinin ardından kaldırma kuvvetinde daha yüksek artışlar sağlanabilmesi amacıyla mevcut geometriye adjoint yöntemi kullanan bir gradyan tabanlı optimizasyon yöntemi aracılığıyla konfigürasyon optimizasyonu çalışması uygulanmaktadır. Akış çözümlerinde ve adjoint hesaplamalarında açık kaynaklı HAD çözücüsü olan SU2 yazılımı kullanılmaktadır. Çalışma öncelikle çözüme bağlı adaptif ağ iyileştirmeleri ve türbülans modellerinin deney sonuçları ile karşılaştırmalarıyla valide edilmektedir. Sonrasında düşük, orta ve yüksek hücum açılarını temsil eden üç farklı hücum açısında akış incelenmekte ve son olarak konfigürasyon optimizasyonu ile kanardın yeniden konumlandırılması sonucu kaldırma kuvvetinde daha yüksek artışlar sağlanmaktadır. Optimum kanard pozisyonunun arandığı çalışmada kanard hareketi kanardı saran bir serbest biçimli deformasyon kutusunun bir bütün olarak hareketiyle sağlanmaktadır. Akış çözümlerinin incelenmesi sonucunda düşük hücum açılarında girdap etkileşimlerinin sınırlı bir düzeyde olduğu fakat girdap kırınımının etkili olduğu orta ve yüksek hücum açılarında kanard varlığının kırınımı tamamen ortada kaldırması veya en azından geciktirmesi sayesinde kaldırma kuvvetinde önemli artış sağlandığı görülmektedir. Bu artış miktarının α=20°'de %12, α=30°'de ise %16 olması yüksek açılarda kanard etkisinin daha da önem kazandığını göstermektedir. Konfigürasyon optimizasyonu ile kaldırma kuvvetinde daha fazla artış sağlanmaktadır. Her ne kadar düşük hücum açılarında etkileşim kısıtlı olsa ve geometrik sınırlar optimizasyon çalışmasının tasarım uzayını kısıtlıyor olsa da optimize edilen kanard konumuyla birlikte α=8.7°'de %1.32 artış sağlanmaktadır. α=20° hücum açısında yapılan konfigürasyon optimizasyonu ise bu açıda kanardın yatay eksendeki hareketinin kanat girdabında önemli iyileşmeler sağlayamadığını göstermektedir. Diğer taraftan, kanard ve kanadı daha da yakın ilişkili hale getirmenin kanat akışı üstündeki olumlu basınç gradyanı sayesinde kanard girdap kırınımının onarılması etkisini pekiştirdiği gözlemlenmektedir.
Özet (Çeviri)
This study aims at investigating the vortical flow field over a close-coupled delta canard-wing configuration to understand the vortex interactions and the mechanism of lift enhancement provided by the canard, especially at high angles of attack, and employing an adjoint-based configuration optimization to achieve further enhancements in aerodynamic forces. An open-source CFD solver, SU2 is employed for both flow field computations and adjoint-based configuration optimizations. First, flow solutions with SU2 are verified with solution adaptive grid refinements and turbulence models. The interaction of the canard vortex with the wing vortex, its influence on the vortex breakdown and the lift generated are investigated at different angles of attack. Finally an adjoint based optimization algorithm is developed to locate the optimum position of the canard relative to wing surface. The canard translation is achieved by the rigid motion a free-form deformation box, which encloses the canard. Flow solutions show that the vortex interactions are limited at low-angle-of-attack cases but at moderate and high angle of attacks, the canard vortex enhances the total lift by eliminating the wing vortex breakdown or by pushing the breakdown location further downstream. As the result, 12% and 16% increments in lift are achieved at α=20° and α=30°, respectively. The configuration optimization performed at α=8.7° further improves the lift by 1.32%, despite the fact that at such low angles vortex interactions are limited and geometric boundaries further limits the design space. The configuration optimization at α=20°, shows that canard horizontal translation does not have an impact as much as vertical translation on lift improvement. However, closer canard-wing layout provides restoring of burst canard vortex and improves the canard lift.
Benzer Tezler
- Çizgisel ısı kaynaklı yüzeyde doğal ısı taşınımı
Natural convection for a line source on an adiabatic surface
MUZAFFER AYDIN
- Sismik yükler etkisindeki silindirik tanklarda mod süperpozisyonu yönetimi ile sıvı yapı etkileşimi problemlerinin çözümü
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA SAATÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Mühendisliği Bilim Dalı
PROF. DR. M. ERTAÇ ERGÜVEN
- Kazıkların eksenel ve yatay yük taşıma kapasiteleri
The bearing capacity of piles under axial and lateral loading
NİLAY DURLANIK
- Doğal çatklaklı rezervarlara ait kuyu testi verilerinin doğrusal olmayan regrasyon yöntemleri ile analizi
Başlık çevirisi yok
KUBİLAY MENEKŞE
- Atmosferik sınır tabakanın yüksek mertebe kapama yöntemi ile bir boyutlu modellenmesi
Başlık çevirisi yok
ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ