Geri Dön

Havacılık uygulamaları için açık kaynaklı parametrik bir aerodinamik şekil optimizasyon çerçevesinin geliştirilmesi

Development of an open-source aerodynamic shape optimization framework for aerospace applications

  1. Tez No: 812861
  2. Yazar: BUĞRA BATAN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ TAMER ÇALIŞIR, DR. ŞAHİN YİĞİT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. 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

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1992

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ. DR. FEVZİ ÜNAL

  2. 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

    İngilizce

    2020

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN ÇELİK

  3. Silisyum altlık üzerine lazer ile aktifleştirilmiş akımsız bakır biriktirme

    Laser activated electroless copper deposition on silicon substrate

    SERGEN HALİM AYHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI

  4. 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

    İngilizce

    2021

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ŞAHİN

  5. 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

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı Üniversitesi

    Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF LEBLEBİCİ