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 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: 134
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
- Viskoelastik katmanlı kompozit kabukların sonlu elemanlar ve diferansiyel kuadratür yöntemleri entegre edilmiş genetik algoritmalar ile optimal tasarımı
Optimal design of viscoelastic-layered composite shells using finite elements and differential quadrature methods integrated with genetic algorithms
UFUK KOL
Doktora
Türkçe
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- Jig shape optimization for desired shape of a high-altitudelong-endurance class unmanned aerial vehicle underaeroelastic effects
Hale sınıfı bir ınsansız hava aracının aeroelastik etkileraltında hedeflenen şekle ulaşmak için jig şeklioptimizasyonu
AKIN ATEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİKE NİKBAY
- C-tipi kanat konfigurasyonunun aerodinamik analizleri ve dizayn optimizasyonu
Aerodynamic analyses and design optimization of aC- shaped wing
HÜLYA SUKAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİKE NİKBAY
- Aerodynamic topology optimization of a radome using the genetic algorithm
Bir radomun genetik algoritma ile aerodinamik topoloji optimizasyonu
İLHANBERK DAYLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ADİL YÜKSELEN
- Delta kanat hücum kenarı eklentilerinin boylamsal ve yanal stabiliteye etkilerinin incelenmesi
Investigation of longitudinal and lateral stability on a delta wing with leading edge extension
AYŞE SİBEL YALAZ ECE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI