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
- Tez No: 739862
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA KAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- 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
- Mikro hava aracında çırpan kanat profilinin deneysel incelenmesi
Expermental investigation of flapping airfoil in micro air vehicle
SİNAN KEİYİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Sivil HavacılıkErciyes ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKER YILMAZ
- Experimental investigation of an oscillating tandem-wing power generator
Ardaşık yerleştirilmiş çırpan kanatlı enerji üreticinin deneysel incelenmesi
FERHAT KARAKAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. İDİL FENERCİOĞLU AYDIN
- Experimental investigation of flexibility effects in flapping wing aerodynamics
Çırpan kanat aerodinamiğinde esneklik etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
ONUR SON
Doktora
İngilizce
2018
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİYE LEMAN OKŞAN ÇETİNER YILDIRIM
- 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
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FEVZİ ÜNAL
PROF. DR. MEHMET ŞAHİN
- 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
2017
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ORAL ÜNAL