Fluid-structure interaction analysis in external flows using Linearized Euler solver
Doğrusallaştırılmış Euler çözücü kullanarak dış akışlarda sıvı- yapı etkiıleşimi analizleri
- Tez No: 760698
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN, PROF. DR. ENDER CİĞEROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Akışkan-yapı etkileşimi, Euler, Flater, Harmonikler, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Fluid-structure interaction, Euler, Flutter, Harmonics, Computational fluid dynamics (HAD)
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çırpıntı bir aeroelastik kararsızlıktır ve uçak tasarım sürecinde çok sayıda akış-yapı etkileşimi analizi gerektirir. Günümüz teknolojiyle bile akış-yapı etkileşimi problemlerini sayısal olarak çözmek yüksek miktarda hesaplama gücü gerektirmektedir. Bu analizlerin hesaplama maliyetinin çoğu, hesaplamanın hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizi kısmından ve problemin zamana bağlı doğasından gelir. Zamana bağlı HAD çözümlerine göre çok düşük maliyetli olan harmonik yöntemler, çözümün zamanda periyodik olduğu varsayılarak akış-yapı etkileşimi problemlerini çözmek için kullanılabilir. Bu tezde, uçak kanatlarının çırpıntı hızlarını tespit etmek için harmonik yöntemlerden biri olan doğrusallaştırılmış Euler metodolojisi kullanılmıştır. Akış-yapı etkileşimleri ve dış akış uygulamaları için salınımlı duvar ve karakteristik uzak alan sınır koşulları doğrusallaştırılmış Euler çözücüsünde uygulanmıştır. Önceden belirlenen yunuslama salınımı ve yukarı-aşağı salınım hareketi durumlarına sahip NACA0012 kanat profilleri, çözücünün doğruluğunu kontrol etmek için analiz edilmiştir. Tüm test durumları, kararsız Euler çözümleriyle karşılaştırılmiş ve doğrulanmıştır. Ek olarak, basic finner roket geometrisinin moment sönümleme katsayısı, önceden belirlenmiş bir yunuslama hareketi kullanılarak tahmin edilmiş ve uçuş testi verileriyle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar çözücünün 3B akışlarda olan yeterliliğini doğrulayan mükemmel bir eşleşme göstermiştir. Doğrulama çalışmalarından sonra, çırpıntı hızını tespit etmek için 2B birleştirilmiş yapısal çözücü algoritması önerilmiştir. Algoritmada doğrusallaştırılmış yöntemlerin hesaplama verimliliğinden yararlandığı gözlenmiştir. Ayrıca, AGARD 445.6 kanadının aeroelastik analizi, gelecekte 3B kanatların çırpıntı hızını tespit etmeye hazırlık olarak ilk mod şekli kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Flutter is an aeroelastic instability that requires numerous fluid-structure interaction (FSI) analyses during the design process of an aircraft. Even with technology of today, numerical solution of FSI problems is a challenge as these of problems require a high amount of computational power. Most of the computational cost stems from the computational fluid dynamics analysis (CFD) part of the computation, and time-dependent nature of the problem. Harmonic methods, which are very cost-efficient compared to unsteady solvers, can be utilized to solve FSI problems by assuming the solution is time-periodic. In this thesis, the linearized Euler methodology, one of the harmonic methods, is used to detect the flutter speed of aircraft wings. For FSI capabilities and external flow applications, oscillating wall and characteristic far-field boundary conditions are implemented. NACA0012 airfoil with prescribed pitching and plunging motion cases are analyzed to verify accuracy of the solver. All test cases were compared against and verified with unsteady Euler solutions. Additionally, the moment damping coefficient of the basic-finner missile geometry was estimated using a prescribed pitching motion and compared to flight test data. The outcome displayed an excellent match, which confirms proficiency of the solver with 3D flows. After the validation studies, a 2D coupled structural solver algorithm was proposed to detect flutter speed. The algorithm benefits from the computational efficiency of linearized methods. Furthermore, aeroelastic analysis of the AGARD 445.6 wing was performed using its first mode shape in preparation for detecting flutter speed of 3D wings in the future.
Benzer Tezler
- Kısmen veya tamamen akışkana daldırılmış sonsuz derin akışkan ortamındaki kabukların hidroelastik ve elastoakustik analizi
Hydroelastic and elastoacoustic analysis of partially and fully submerged shells in infinitely deep water
İBRAHİM TUĞRUL ARDIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ERGİN
- Investigation of biological flows through particle image velocimetry (PIV) combined with several imaging techniques
Parçacık görüntülemeli hız ölçümü (PIV) ve farklı görüntüleme yöntemlerinin birleştirilerek biyolojik akışların incelenmesi
FAZIL EMRE USLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KEREM PEKKAN
- Çukur formlu yapıların düz levha direncine olan etkilerinin dış akışta ve kanal akışında deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation into the effect of dimpled structures on flat plate resistance under external flow and channel flow conditions
ARAS ÇETİNKAYA
Doktora
Türkçe
2026
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ORAL ÜNAL
- Transonik kavite akışının aeroakustik incelemesi
Aeroacustic investigation of transonic cavity flow
HAYDAR İREY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHA ZAFER
- Computational analysis of external store carriage in transonic speed regime
Harici yük taşımanın transonik sürat bölgesinde hesaplamalı analizi
İ. CENKER ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN MISIRLIOĞLU
PROF. DR. OKTAY BAYSAL