Geri Dön

Investigation of flapping wings as an alternative to rotating fans using an unsteady rans solver

Çırpan kanatların dönel fanlara alternatif olup olmadığının zamana bağlı rans çözücüsü kullanılarak incelenmesi

  1. Tez No: 739862
  2. Yazar: EMİN BURAK ÖZYILMAZ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA KAYA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 74

Özet

Bu tezde, eksenel akışlı fanlara alternatif olarak çırpan kanatlar sunulmuştur. Çırpma hareketi, dalma ve yunuslamanın doğrusal bir kombinasyonu olarak tanımlanmıştır. Bu yunuslama ve dalma hareketlerinin her biri, aralarında bir faz farkı ile zamana bağlı sinüzoidal hareketler olarak ele alınmıştır. İki aşamalı bir çalışma yapılmıştır. İlk olarak, dalma genliği sabit tutularak farklı çırpma frekansları, yunuslama genlikleri ve faz farkları analiz edilmiştir. İkinci olarak, parametrelere farklı dalma genlikleri ve farklı yunuslama merkezleri eklenmiştir. Spalart-Allmaras türbülans modeli ile kanatlar üzerindeki akış alanını hesaplamak için zamana bağlı bir Reynolds-Ortalama Navier-Stokes çözücüsü kullanılmıştır. Parametrik çalışmalarda Box-Behnken deneysel tasarım yöntemi kullanılmıştır. Parametrik çalışmaların sonuçları, bir makine öğrenmesi yöntemi olan Destek Vektörü Yaklaşması yöntemi ile analitik olarak tanımlı bir fonksiyon haline getirilmiştir. Ardından, şartlı optimizasyon aracı kullanılarak eksenel akışlı fanın performansı ile eşleşen parametreler tahmin edilmiştir. Yüzde yirmilik bir sapma içinde hem hedeflenen güç hem de itki değerlerine uyacak şekilde kanat çırpan bir durum belirlenmiştir. İlginç bir sonuç olarak, tüm optimum durumların hemen hemen aynı yunuslama açısı ve faz farkı değerlerinde meydana geldiği gözlemlenmiştir. İndirgenmiş frekans arttıkça hem gerekli güç hem de üretilen itme değerleri arttığı saptanmıştır. Sonuçlar ve araştırmalar, çırpan kanatların eksenel akışlı fanlara alternatif olarak gelecek vaat eden çözümler olduğunu göstermiştir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, flapping wings are presented as alternative to axial flow fans. The flapping motion of the wings has been defined as a linear combination of plunging and pitching. Both pitching and plunging has been treated as sinusoidal motions in time while a phase shift is considered between them. A two-stage study has been conducted. First, different flapping frequencies, pitching amplitudes and phase shifts have been analyzed while keeping the plunge amplitude fixed. Then, plunge amplitude and pitching center parameters have been added into the design space. An unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes solver has been used to compute the flowfield over the wings with Spalart-Allmaras being the turbulence model. The Box-Behnken Design of Experiment Method has been applied for the parametric study. The results of the parametric study has been transformed into a functional relationship using the Support Vector Regression, which is a machine learning algorithm. Then using a constrained optimization tool, the flapping parameters which almost match the performance of an axial flow fan has been predicted. A flapping wing condition has been determined to match both targeted power and thrust values within a twenty percent deviation. An interesting result is the fact that all the optimum cases occur at almost the same pitching amplitude and phase shift values. As the reduced frequency increases, both the required power and the generated thrust values increase also. The results and investigations have shown that flapping wings might be promising alternative to the axial flow fans.

Benzer Tezler

  1. Mikro hava aracında çırpan kanat profilinin deneysel incelenmesi

    Expermental investigation of flapping airfoil in micro air vehicle

    SİNAN KEİYİNCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Sivil HavacılıkErciyes Üniversitesi

    Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İLKER YILMAZ

  2. Experimental investigation of an oscillating tandem-wing power generator

    Ardaşık yerleştirilmiş çırpan kanatlı enerji üreticinin deneysel incelenmesi

    FERHAT KARAKAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    ÖĞR. GÖR. İDİL FENERCİOĞLU AYDIN

  3. Experimental investigation of flexibility effects in flapping wing aerodynamics

    Çırpan kanat aerodinamiğinde esneklik etkilerinin deneysel olarak incelenmesi

    ONUR SON

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURİYE LEMAN OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM

  4. Experimental and numerical investigation of flapping airfoils interacting in various arrangements

    Çırpan kanat profillerinin çeşitli yerleşimler için etkileşimlerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

    SALİHA BANU YILMAZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET FEVZİ ÜNAL

    PROF. DR. MEHMET ŞAHİN

  5. A numerical investigation into the effect of the vertical tapered winglets on fully-submerged hydofoils

    Dikey kanatçıkların tamamen batmış sualtı kanatlarına etkilerinin sayısal yöntemle incelenmesi

    ARAS ÇETİNKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. UĞUR ORAL ÜNAL