Havacılık uygulamaları için açık kaynaklı parametrik bir aerodinamik şekil optimizasyon çerçevesinin geliştirilmesi
Development of an open-source aerodynamic shape optimization framework for aerospace applications
- Tez No: 812861
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ TAMER ÇALIŞIR, DR. ŞAHİN YİĞİT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Sürekli büyüyen havacılık sektöründe uçuş sayısının artması nedeniyle uçakların karbon ayak izi de artış göstermektedir. Uçakların aerodinamik performansının iyileştirilmesi kritik bir gereklilik haline gelmiştir. Bu nedenle, uçak bileşenlerinin tasarımında aerodinamik şekil optimizasyonu (ASO) büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, transonik rejimde sabit bir uçak kanadı (ONERA M6) ve N2A-EXTE hava aracının geometrilerini optimize etmek için açık kaynaklı araçlar kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) tabanlı parametrik bir ASO döngüsü tasarlanmıştır. Sunulan ASO çerçevesi kullanılarak elde edilen sonuçlar, sabit bir kanadın (ONERA M6) taşıma-sürükleme oranı yaklaşık olarak %18 oranında ve N2A-EXTE hava aracı için ise maksimum %10'luk göreceli iyileştirme yaptığını göstermiştir. Optimize edilmiş aerodinamik yüzeylerin üzerindeki basınç dağılımı ve süpersonik bölgelerin başlangıç geometrisi ile kıyaslanması sonucunda yapılan göreceli iyileştirmenin nedenleri ortaya konmuştur. Ayrıca N2A-EXTE hava aracı için oluşturulan yeni tasarımlar için hacim, yüzey alanı ve boylamsal statik kararlılık karakteristiği açısından orijinal hava aracı geometrisi ile kıyaslanmıştır. Jenerik bir kanat ve gerçek bir hava aracı üzerinde yapılan optimizasyon çalışmaları ASO döngüsünün yeterince kararlı olduğunu ve iyi çalıştığını ortaya koymuştur. Bu çalışmada tasarlanan ASO döngüsünde yer alan açık kaynak yazılımlar başka tasarım araçları ile yer değiştirilebilir olup farklı havacılık uygulamalarında ve hava araçlarının ön tasarım aşamalarında kolaylıkla kullanılabilmektedir. Mevcut çalışmada sunulan ASO döngüsü gelecekte yapılacak çok disiplinli ASO çalışmasının ilk adımı olarak düşünülebilir.
Özet (Çeviri)
As the number of flights in the ever-growing aviation industry increases, so does the carbon footprint of airplanes. Improving the aerodynamic performance of aircraft has become a critical requirement. Therefore, aerodynamic shape optimization (ASO) is of great importance in the design of aircraft components. In this study, a computational fluid dynamics (CFD) based parametric ASO framework is designed using open-source tools to optimize the geometries of a fixed aircraft wing (ONERA M6) and N2A-EXTE aircraft in the transonic regime. The results obtained using the presented ASO framework show that a fixed wing (ONERA M6) improves the transport/drag ratio by approximately 18% and a maximum relative improvement of 10% for the N2A-EXTE aircraft. The reasons for the relative improvement in the pressure distribution over the optimized aerodynamic surfaces and supersonic regions compared to the initial geometry are presented. The new designs for the N2A-EXTE aircraft are also compared with the original aircraft geometry in terms of volume, surface area and longitudinal static stability characteristics. Optimization studies on a generic wing and a real aircraft have shown that the ASO framework is sufficiently stable and works well. The open source software included in the ASO framework designed in this study is interchangeable with other design tools and can be easily used in different aerospace applications and preliminary design stages of aircraft. The ASO framework presented in the present study can be considered as the first step in future multidisciplinary ASO framework.
Benzer Tezler
- Passive control of wake from a circular cylinder with a splitter plate: viscous VIC simulation
Dairesel silindirden iz akışının ayırıcı levha ile pasif kontrolu: viskoz VIC benzeşimi
AYDIN MISIRLIOĞLU
- A rule-based human reliability assessment to enhance shipauxiliary machinery maintenance operations
Gemi yardımcı makineleri bakım onarım operasyonlarınıniyileştirilmesi için kural tabanlı insan güvenilirliği ölçümü
ÇAĞATAY KANDEMİR
Doktora
İngilizce
2020
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ÇELİK
- Silisyum altlık üzerine lazer ile aktifleştirilmiş akımsız bakır biriktirme
Laser activated electroless copper deposition on silicon substrate
SERGEN HALİM AYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI
- Computational aerodynamic analysis of flow around Apollo reentry capsule with anisotropic mesh adaptation
Anisotropik mesh adaptasyonu ile Apollo yeniden giriş kapsül çevresindeki akışın hesaplamalı aerodinamik analizi
BADAMASI BABAJI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ŞAHİN
- RİSC-V based triple modular redundant CPU design for space applications
Uzay uygulamaları için RİSC-V tabanlı üçlü modüler yedekli CPU tasarımı
EMİR CAN YAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF LEBLEBİCİ