Investigation of the effects of structural nonlinearities on the aeroelastic stability of two- dimensional airfoil
İki boyutlu kanat kesitlerinde yapısal doğrusalsızlıkların aeroelastik kararsızlığa etkisinin incelenmesi
- Tez No: 723049
- Danışmanlar: PROF. DR. SELAHATTİN ÇAĞLAR BAŞLAMIŞLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Sunulan bu tezde, mühendisliğin hem akademik hem de endüstriyel alanlarında teorik temellerinin atıldığı 1940'lı yıllardan bu yana üzerinde çalışılmaya devam edilen iki boyutlu kanat kesitlerinde bulunan doğrusal olmayan yapısal etkilerin aeroelastik kararlılığa etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda potansiyel akış teorisinden elde edilen aerodinamik kuvvetler kullanılmıştır. Potansiyel akış teorisi, ses altı hızlarda başarılı sonuçlar vermesi ve matematiksel olarak hızlı ve basit bir şekilde uygulanabilir olması nedeniyle aeroelastik çalışmalarda oldukça yaygın olarak kullanılan bir metot olması dolayısıyla bu tezde de kullanılmasına karar verilmiştir. Doğrusal olmayan yapısal bileşenlerin etkilerinin incelemelerde doğrusal olmama seviyelerinin yüksek olduğu durumlarda özellikle yüksek hava hızları için artan genliklerle beraber zaman integrasyon metotları ile çözümlerin uzun sürdüğü, sistem kararlılığı ve bifurkasyonların detaylı olarak kestirilemediği gözlenmiştir. Bu sebeple nümerik devamlılık metotları kullanılarak daha hızlı çözümler alınması ve de sistem karakteristiğinin daha detaylı belirlenmesi hedeflenmiştir. Hareket denklemlerinden elde edilen özdeğer problemi çözülerek doğrusal sistemin çırpıntı hızı belirlenmiştir. Yine bu denklemlere doğrusal olmayan yapısal bileşenler eklenerek doğrusal olmayan hareket denklemleri türetilmiştir. Bu tezde incelenen doğrusal olmayan yapısal etkiler; kübik katılık, ikinci derece sönüm ve de boşluklardır. Nümerik devamlılık analizleri açık kaynak bir MATLAB paket programı olan MATCONT ile gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen analizler kapsamında doğrusal olmayan bu yapısal bileşenlerin sistemin kararlılığında önemli değişikliklere sebep olduğu ve limitli döngü titreşimlerini oluşturduğu gözlenmiştir. Limitli döngü titreşimlerinin kararlılığının ve genliğinin doğrusal olmayan yapısal bileşenlerin katsayılarına, bu bileşenlerin hangi serbestlikte tanımlandığına göre önemli ölçüde etkilendiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the effects of nonlinear structural components on the aeroelastic stability of a 2D airfoil section which is studied in the academic and industrial environments since the theoretical foundation that was published in 1940s, is investigated. The aerodynamic forces obtained from the potential flow theory were used in the studies. Potential flow theory is decided to be used in this thesis as it is a widely used in aeroelastic studies hence it gives successful results at subsonic speeds and can be applied mathematically quickly and simply. The time integration methods are found to be time inefficient especially at higher airspeed where the oscillation amplitudes are high as well. It is also realized that time integration methods are not capable of describing the stability and bifurcations in details. For these reasons, numerical continuation methods are decided to be used to obtain detailed stability and bifurcation characteristics of the system in shorter times. The flutter speed of the linear system is found with solving eigenvalue problem which is derived from equation of motion. Again using this equations and mathematical expressions of the nonlinear structural components, the nonlinear differential equations were obtained. The nonlinear structural components cubic stiffness, quadratic damping and free-play are studied in this thesis. The numerical continuation analyzes are performed in an open source MATLAB package software MATCONT. In these analyzes, it was observed that the nonlinear components have important impact on the stability of the system and caused to arise limit cycle oscillations. It is also found that, the stability and amplitude of the limit cycle oscillations are highly effected from the coefficients of nonlinear components and the degree of freedom where the nonlinear components are introduced.
Benzer Tezler
- Aeroelastic analysis of variable-span morphing wing
Kanat açıklığı değiştirilebilen bir uçak kanadının aeroelastik analizi
DAMLA DURMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Eksenel akış etkisindeki plakların dinamik davranışlarının incelenmesi
Investigation of the dynamic behavior of flow induced plates
FURKAN KUZGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHADIR UĞURLU
- Katmanlı kompozit panellerin anlık basınç yüküne dinamik cevabı
Dynamic response of laminated composite panels subjected to blast loading
HALİT S. TÜRKMEN
Doktora
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Kısa alın levhalı kiriş-kolon birleşimlerinin çevrimsel tekrarlı yükler altında davranışlarının incelenmesi ve deprem etkileri altında yapısal davranışa katkılarının araştırılması
The study of the behavior of header end-plate beam-to-column connections under cyclic loads and the investigation of their contributions to structural behavior under seismic effects
ADEM KARASU
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER
- Identification of nonlinearities in structural dynamics by using artificial neural networks and optimization
Yapısal dinamiklerdeki doğrusal olmayan özelliklerin yapay sinir ağları ve optimizasyon ile belirlenmesi
ANIL KOYUNCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
YRD. DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU