Numerical analysis of hammershock phenomena in RAE-M2129 S-shaped air intake
RAE-M2129 S-şekilli hava alığındaki hammershock olaylarının sayısal analizi
- Tez No: 833897
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HUMAN AMIRI, DR. UMUT CAN KÜÇÜK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sivas Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Bu çalışma, savunma teknolojilerindeki hava alıklarının sayısal olarak analiz edilmesi için kapsamlı bir sistemin oluşturulmasına odaklanmaktadır. Savunma sektöründeki açık kaynalı yazılımlara geçiş eğilimine yanıt olarak, hava alığı aerotermal ve akışkan-yapısal etkileşimlerini incelemek için açık kaynaklı yazılımların kullanılması önerilmiştir. Kapsamlı literatür çalışmalarıyla neticesinde, doğrulanmış RAE M2129 hava alığı geometrisi seçilmiştir. Güvenilirliği ve etkin topluluğu nedeniyle OpenFOAM tercih edilmiştir. Açık kaynak çözüm ağı oluşturma araçları kullanılmamış olmasına rağmen, snappyHexMesh gibi araçların kullanılması RAE M2129 için çözüm ağı oluşturma sürecini basitleştirebilir. Kararlı durum analizleri yapılırken, uygun ön işlem, çözüm ağı hazırlığı ve sınır koşullarının belirlenmesi sonrasında rhoSimpleFoam çözücüsü kullanılmıştır. Farklı çözüm ağı yoğunluklarından elde edilen sonuçlar, literatürdeki sonuçlarla karşılaştırılmış ve önerilen yöntemin geçerliliği doğrulanmıştır. Özellikle, bazı parametrelerde küçük sapmalar gözlenmiş ve sonuçlar literatürle karşılaştırılmıştır. rhoPimpleFoam kullanarak yapılan zamana bağlı simülasyonlarda, kararlı durum sonuçlarıyla karşılaştırıldığında bazı dalgalanmalar gözlemlenmiştir. Bu çalışmanın ilginç bir yönü, hammershock fenomeninin uygulanmasıdır. Bu, hava alığı tasarımı esnasında türbülans, akış değişkenlikleri ve akışkan-yapısal etkileşimleri hakkında bilgi edinmek için çok önemli bir teknik olan hava alığı çıkışında ani bir basınç değişikliği getirilerek elde edilir. Paraview kullanarak yapılan son işlemler, hava akışının hız konturları, Mach konturları, duvar akış çizgileri ve Schlieren benzeri yoğunluk gradyanı görüntülerinde ortaya çıkan hava akışı dinamikleri hakkında önemli bakış açıları sunmuştur. Bu çalışmanın sonuçları, savunma sanayisi içinde hava alığı aerotermodinamiği ve akışkan-yapısal etkileşimlerini anlamak için açık kaynak CFD çerçevesinin gerekliliğini vurgulamaktadır. Bu çalışmanın katkıları, hava alıklarının gelecekteki CFD çalışmalarını artırmaktır. Mevcut çalışma yalnızca tek bir hava girişi geometrisine odaklansa da, tüm uçak gövdesi gibi daha geniş uygulamalar için olanaklar mevcuttur. Ayrıca, hammershock fenomeninin değişen basınç dağılımı yoluyla uygulanması veya kompresör kaynaklı emme alanı gibi gerçekçi faktörlerin eklenmesi, daha fazla hesaplama kaynağı ile mümkün olacaktır. Sonuç olarak, bu çalışma, savunma sanayisindeki hava alıklarının karmaşık dinamiklerini çözmek için özellikle OpenFOAM gibi açık kaynak yazılımların kullanılabilirliğini göstermektedir. Bu yaklaşımların benimsenmesi, hava alığı tasarımını geliştirmek, hava akışının tutarlılığını güçlendirmek ve savunma sanayisindeki uygulamaların etkinliğini artırmak için potansiyel taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
This study focuses on establishing a comprehensive framework for numerically analyzing air intakes in defense applications. Responding to the shift towards open-source software in the defense sector, it was proposed using open-source tools to study aerothermal and fluid-structural interactions in air intakes. Guided by extensive literature, the validated RAE M2129 air intake geometry was selected for investigation. OpenFOAM was chosen for its reliability and active community. While open-source mesh tools were not used, employing tools like snappyHexMesh could simplify mesh creation for RAE M2129. While doing steady-state analyses, the rhoSimpleFoam was employed after appropriate pre-processing, mesh preparation and boundary condition specification. Results from various mesh densities were compared against literature benchmarks validating the proposed procedure. Notably, minor deviations in certain parameters were observed, and the results were compared with the literature. Venturing into unsteady simulations utilizing rhoPimpleFoam, fluctuations in the simulation results in comparison of steady-state counterparts were noted. An interesting aspect of this study is the simulation of the hammershock phenomenon. This is achieved by introducing a sudden pressure change at the outlet, a technique crucial for gaining insights into turbulence, flow variations, and fluid-structure interactions during the design of air intakes. Post-processing efforts utilizing Paraview unveiled essential insights into the air flow dynamics, manifesting in velocity contours, mach contours, wall streamlines, and Schlieren-like images of density gradient. The study's implications underscore the necessity of an open-source CFD framework for comprehending air intake aerothermodynamics and fluid structure interactions within the defense industry. The study's contributions extend to the future trajectory of CFD research in air intakes. While the present work focused on a single air intake geometry, prospects abound for broader applications, including complete aircraft bodies. Furthermore, the application of hammershock through varying pressure distribution and the introduction of realistic factors such as compressor-induced suction area will be possible with more computational resources. In conclusion, this study demonstrates the practicality of utilizing open-source software, specifically OpenFOAM, to solve the complex dynamics in air intakes within the defense sector. The adoption of such approaches holds the potential to refine air intake design, strengthen the consistency of airflow, and enhance the effectiveness of applications in the defense industry.
Benzer Tezler
- Şişen killerle inşa edilen dolgu davranışının numerik analizi
Numerical analysis of behaviour of embankments constructed with swelling clays
AHMET ŞAHİN
Doktora
Türkçe
1999
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÖNMEZ YILDIRIM
- Eğimli kapalı hacimler içinde doğal taşınım ısı transferi ve akışkan hareketinin sayısal incelenmesi
Numerical analysis of natural convection heat transfer and fluid flow in inclined enclosures
MIKAYİL EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAŞMET TÜRKOĞLU
- Numerical analysis of combined free and forced convection for developing laminar flow in vertical concentric annuli
Düşey eşmerkezli kanallar arasındaki sürekli gelişen laminar akışın doğal ve zorlanmış konveksiyonunun sayısal analizi
HAKAN BAYRAM
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMİL YAMANLI
- Duvarlarında kanatçıklar bulunan kapalı hacimlerde laminer doğal konveksiyon ısı transferinin sayısal analizi
Numerical analysis of laminar natural convection in encloruses with fins attached to an active wall
ABBAS MUHAMMED İSMAİL KÜÇÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAŞMET TÜRKOĞLU
- Tuğla dolgu duvarlı çerçevelerin yanal yükler altında nümerik analizi
Numerical analysis of the brick masonry infilled frames under static lateral loads
CEM CEMAL ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NAMIK KEMAL ÖZTORUN