Aerodynamic design and performance analyses of grid fin in supersonic flow using design of experiments and computational fluid dynamics
Deney tasarımı ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak süpersonik akışta ızgara kanatçık aerodinamik tasarımı ve performans analizleri
- Tez No: 721127
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Aerodinamik, Deney tasarımı, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Izgara sistemleri, Kanatçıklar, Tepki yüzeyleri, Aerodynamics, Experimental design, Computational fluid dynamics (HAD), Grillage systems, Blades, Response surfaces
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Kontrol yüzeyleri, manevra yapabilmek için gerekli kuvvet ve moment yaratabilen füze aerodinamik performansının temel bileşenleridir. Izgara kanatçıklar, füzelerin aerodinamik kontrolü için kullanılan geleneksel olmayan kontrol yüzeyleridir. Bu tezde, ızgara kanatçıklarının parametrik tasarımı, Deney Tasarımı ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği kullanılarak aerodinamik performans açısından incelenmiştir. 3-boyutlu, daimi, sıkıştırılabilir, viskoz akış HAD simülasyonları, karmaşık geometrisi olan ızgara kanatçıkları için ses-üstü koşullarda, çokyüzlü yapısal olmayan ağlar kullanılarak yapılmıştır. Hesaplama açısından pahalı ve zaman alıcı HAD analizleri sayısını azaltmak için Deney Tasarımı yöntemi kullanılmıştır. İlk olarak, mevcut MICOM ızgara kanatçık test durumu ile HAD doğrulama çalışmaları yapılmıştır. Daha sonra, veter, kanat açıklığı, kanat genişliği, elemanlar arasındaki boşluk, iç ağ elemanlarının kalınlığı ve çerçeve kalınlığı gibi tasarım parametreleri kullanılarak farklı ızgara kanatçık tasarımlarının aerodinamik performansı incelenmiştir. Izgara kanatçık geometrileri, 2,5 Mach sayısında deniz seviyesinde standart atmosfer koşullarında 0° ile 15° arasındaki farklı hücum açıları ve 0° ve 45° yuvarlanma açıları için incelenmiştir. Parametre tarama sonuçlarında, normal kuvvet, yanal kuvvet, yalpalama momenti katsayılarının çerçeve ve iç ağ elemanlarının kalınlığı parametrelerinden etkilenmediği gösterilmiştir. Yanıt yüzeyleri doğrulanmıştır ve ızgara kanatçıklarının en iyileme çalışmaları için kullanılabilir. Yüksek veter-elemanlar arası boşluk oranı aerodinamik performansı düşürmektedir bu durum yüksek hücum açılarında akış ayrılmasından kaynaklanmaktadır. Ayrıca, yuvarlanma açısındaki değişiklik ızgara kanatların aerodinamik performansını etkileyen akış davranışını da değiştirmektedir.
Özet (Çeviri)
Control surfaces are key components of missile aerodynamic performance that can create the necessary forces and moments to make maneuvers. Grid fins are unconventional control surfaces used for aerodynamic control of missiles. In this thesis, parametric design of grid fin is performed in terms of aerodynamic performance using Design of Experiments and Computational Fluid Dynamics. The 3-D, steady-state, compressible, viscous flow CFD simulations are performed for the complex grid fin geometries in supersonic conditions, using polyhedral unstructured grids. Design of Experiments method is used to reduce the number of computationally expensive and time-consuming CFD analyses. First, a validation study is performed for the CFD simulations using MICOM grid fin test case. Then, the aerodynamic performances of different grid fin designs are investigated using design parameters as chord, span, width, gap between members, web thickness, and frame thickness. Grid fin geometries are investigated at Mach number of 2.5 for different angles of attack between 0° and 15° and for roll angles of 0° and 45° at sea level standard atmospheric conditions. In parameter screening results, it is shown that the normal force, side force, and roll moment coefficients do not affected by the frame and web thickness parameters. Response surfaces are validated and can be used for optimization studies of grid fin. High chord-to-gap ratio decreases the aerodynamic performance which is caused by the separation in higher angles of attack values. Also, the change in the roll angle influences the flow behavior which affects the aerodynamic performance of grid fins.
Benzer Tezler
- Yatay eksenli rüzgar türbinlerinin aerodinamik karakteristikleri
Başlık çevirisi yok
NEVİN SALAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAHİR YAVUZ
- Küt cisimler etrafındaki dalga hareketinin vorteks metodu ile analizi
Başlık çevirisi yok
SERPİL ÖZKILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAHİR YAVUZ
- Çeşitli şekillerde düzenlenmiş iki silindir etrafındaki akım alanının incelenmesi
Investigation of the flow araund two circular cylinders in various arrangements
M.NEVZAT ÖZKAN
- Bir tip merminin hareketinin deneysel incelenmesi ve dış balistikte teorik bir yaklaşım
Theoretical and experimental investigation on external ballistic characteristics of a projectile
MEHMET AKÇAY
- Partikül yüklü, eş eksenli iki jet için karışma ve yanma modeli
A Mixing and combustion model for particle-laden confined coaxiol jets
METİN ERGENEMAN