Design optimization of airfoil type structures used in mechatronics applications
Mekatronik uygulamalarında kullanılan aerofil tipi yapıların tasarımının optimizasyonu
- Tez No: 828217
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEKİ KIRAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Aerofil tipi yapılarda tasarım optimizasyon çalışmaları günümüzde güncelliğini koruyan önemli bir konudur. Verimlilik, enerji, titreşim, gürültü gibi konular dikkate alınarak yapılan tasarım optimizasyonları hem akademik hem de endüstriyel anlamda önemlidir. Bu tezde, optimizasyon çalışmasının odak noktası, NACA 4415 aerofil profilinin aerodinamik performansını geliştirmektir. Bu amaçla, optimize edilmiş aerofil kesitini elde etmek için Bézier eğrisi ve genetik algoritmadan yararlanılmıştır. Ardından, orijinal ve optimize edilmiş aerofil geometrilerini simüle etmek için hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımları kullanılmıştır. Bu tez kapsamında bir deney düzeneği tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu deneyler için İzmir Kâtip Çelebi Üniversitesi'ndeki rüzgâr tüneli kullanılmıştır. Bu deney düzeneği kullanılarak, farklı koşullarda meydana gelen kuvvetler ölçülerek bazı kanat profili özellikleri araştırılmıştır. Reynolds sayısı etkileri, en-boy oranı etkileri ve belirli bir hücum açısında stall oluşumu incelenmiştir. Aerodinamik kuvvetleri ölçmek için üç bileşenli denge sistemi kullanılmıştır. Aerofil profili ise PLA malzeme kullanılarak 3 boyutlu baskı ile imal edilmiştir. Bu tez çalışmasında, aerofil profilinin düşük Reynolds sayılarında ivme verileri elde edilerek stall tespiti çalışması deneysel olarak yapılmıştır. İvme verilerini değerlendirmek için istatistiksel yaklaşım kullanılmış ve yeni bir stall tespiti yöntemi önerilmiştir. Ayrıca, optimize edilmiş aerofil profili imal edilmiş ve deneysel olarak incelenmiştir. Orijinal ve optimize edilmiş NACA 4415 aerofil profillerinin deneysel sonuçları, aerodinamik katsayılar açısından karşılaştırılmıştır. Ayrıca, önerilen stall vii tespiti yöntemi kullanılarak optimize edilmiş aerofil profili için titreşim verileri değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, bu tez kapsamında NACA 4415 aerofil profili sayısal ve deneysel olarak detaylı bir şekilde incelenmiş ve çok sayıda çıktı sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Design optimization studies in airfoil-type structures are a significant issue that is up-to-date today. Design optimizations which are made taking into consideration subjects such as efficiency, energy, vibration, and noise, are important both in the academic and industrial sense. In this thesis, the focus of the optimization study is to enhance the aerodynamic performance of the NACA 4415 airfoil profile. For this purpose, the Bézier curve and genetic algorithm are utilized to obtain the optimized airfoil cross-section. Then, computational fluid dynamics softwares are utilized to simulate the original and the optimized airfoil geometries. Within the scope of this thesis, an experimental setup is designed and manufactured. The wind tunnel at the İzmir Kâtip Çelebi University is used for these experiments. Using this experimental setup, some airfoil characteristics are investigated by measuring the forces that occurred at different conditions. Reynolds number effects, aspect ratio effects, and the occurrence of the stall at a certain angle of attack are examined. The three-component balance system is used to measure the aerodynamic forces. And, airfoil profile is manufactured by 3D printing using PLA material. In this thesis, the stall detection study is conducted experimentally by obtaining the acceleration data of the airfoil at low Reynolds numbers. The statistical approach is used to evaluate the acceleration data, and a novel stall detection method is proposed. Furthermore, the optimized airfoil profile is manufactured and experimentally investigated. The experimental results of the original and optimized NACA 4415 airfoils are compared in terms of the aerodynamic coefficients. Besides, the vibration v data are evaluated for the optimized airfoil profile using the proposed stall detection method. As a result, within the scope of this thesis, the NACA 4415 airfoil is numerically and experimentally investigated in detail and numerous outcomes are presented.
Benzer Tezler
- Hafif siklet bir uçağın kaplama perçin ve rib hesabı
The Calculations of skin rivets and rib design of light airplane
MEHMET SAİT SAFFET BAYSAL
- Aerodynamic and structural optimization a male class unmanned aerial vehicle wing with genetic algorithm
Bir male sınıfı insansız hava aracı kanadının genetik algoritma ile aerodinamik ve yapısal optimizasyonu
KAĞAN ÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAAN YILDIZ
- Dört kanatlı mikro hava aracı tasarımı ve kontrolü
Design and control of micro aerial vehicle with four flapping wings
ABDURRAHMAN İŞBİTİRİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Airfoil tip kanatlı çapraz akışlı ısı değiştiricisinde akış ve ısı transferinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of flow and heat transfer in airfoil type finned cross flow heat exchanger
OKAN KAAN AKSUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSAK KOTCİOĞLU
- Kanat profili ve kanat burulma açısının adjoint tabanlı aerodinamik tasarım optimizasyonu
Adjoint based aerodynamic design optimization of airfoil and wing twist
MERT CANGUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Havacılık MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA BIYIKOĞLU