Numerical investigation of aerodynamics of missileswith wrap-around tail fins
Sarmal kuyruk kanatçıklı füzelerin aerodinamiğininsayısal olarak incelenmesi
- Tez No: 858167
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sarmal Kanatçık, Dönme İndüksiyonu, RANS, URANS, DDES, HAD, Riemann Çözücü, Wrap-Around Fin (WAF), Roll Induction, RANS, URANS, DDES, CFD, Riemann solver
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Bu tez, sarmal kuyruk kanatçıklı füzelerdeki dönme indüksiyonunun aerodinamik karakteristiklerini, daimî-durum RANS ve zamana-bağlı URANS ve DDES simulasyonları yaparak incelemektedir. RANS simulasyonlarında, serbest akış Mach sayısı ve hücum açısının dönme moment katsayısı üzerindeki etkileri Dahlke füze geometrisinin rüzgâr tüneli sonuçları ile karşılaştırılarak incelenmiştir. Zamanabağlı durumda Riemann çözücüsünün etkisini analiz etmek için, bir kesin Riemann çözücü açık-kaynaklı HAD akış çözücü SU2 ile entegre edilmiştir. DDES simülasyonlarında, sarmal kanatçıklara (WAF) sahip füze 0.5 Mach sayısı ve 10° hücum açısında her iki kesin Riemann çözücü (ER) ve Roe'nun yaklaşık Riemann çözücüsü (ROE) ile analiz edilmiştir. Sonuçlar, sarmal kanatçıkların karmaşık kopmalı akışları için ER çözücünün ROE çözücüsüne göre daha büyük genliğe sahip daha küçük baskın frekanslar sergilediğini gösterir. Basit düzlemsel kanatçıklara sahip bir füze geometrisi de, daimi-durum RANS ve zamana-bağlı URANS simulasyonları yaparak statik ve dinamik aerodinamik katsayıların tahmininde bir doğrulama durumu olarak kullanılmıştır. Füze geometrileri için zamana-bağlı deneysel doğrulama verileri olmadığı için, NACA 0021 ve OAT 15A kanat kesitleri her iki ER ve ROE Riemann çözücüleri ile analiz edilmiştir. NACA 0021 kanat kesiti için DDES simülasyonu derin stall durumunda, 60° hücum açısında yapılmıştır. ER çözücü, ROE çözücüsüne kıyasla taşıma katsayısının frekans spektrumunda deneysel verilerle daha küçük bir farklılık göstermiştir. OAT 15A kanat kesiti için, zamana-bağlı URANS simülasyonu transonik şok titreşim/darbe (buffeting) durumunda, 0.73 Mach sayısı ve 3.9° hücum açısında yapılmıştır. Kanat profilinin üst yüzeyindeki salınımlı şok dalgası yolunda yer alan basınç sensörünün güç spektral yoğunluğuyla karşılaştırıldığında Riemann çözücüler arasında belirgin bir fark gözlenmemiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the aerodynamic characteristics of roll induction for missiles with wrap-around tail fins by performing steady-state RANS and unsteady URANS and DDES simulations. In RANS simulations, the effects of freestream Mach number and angle of attack on the roll moment coefficient are examined and compared with the wind tunnel results of Dahlke missile geometry. In order to analyze the effect of Riemann solver in unsteady cases, an exact Riemann solver is integrated into the open-source CFD flow solver SU2. In DDES simulations, the missile with wrap-around fins (WAF) is analyzed for Mach number of 0.5 and an angle of attack of 10° by using both exact Riemann solver (ER) and Roe's approximate Riemann solver (ROE). The results show that the ER solver exhibits smaller dominant frequencies with larger amplitude than of ROE solver for complex separated flow solutions of wrap-around fins. A missile geometry with basic planar fins is also used as a validation case for the prediction of static and dynamic aerodynamic coefficients by performing RANS and URANS simulations. Due to the absence of unsteady experimental validation data for the missile geometries, NACA 0021 and OAT 15A airfoils are analyzed by both ER and ROE Riemann solvers. DDES simulation is performed for NACA 0021 airfoil in deep stall case at an angle of attack of 60°. ER solver shows smaller discrepancy in the frequency spectrum of the lift coefficient compared to the ROE solver with the experimental data. The URANS simulation is performed for OAT 15A airfoil in transonic shock buffeting case at Mach number of 0.73 and an angle of attack of 3.9°. There is no notable discrepancy with experimental data in the power spectral density of the pressure sensor located in the oscillatory shockwave path on the upper surface of the airfoil for both Riemann solvers.
Benzer Tezler
- Numerical investigation of front wing arrangements under ground effect
Yer etkisi altındaki ön kanat düzenlemelerinin sayısal olarak incelenmesi
METİN BAŞTUĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDAT TOKGÖZ
- Otomobillerdeki yan aynaların dış yüzeyinde oluşan hava direnci etkisinin nümerik olarak incelenmesi
Numerical investigation of the air resistance effect on the exterior surface of side mirrors of automobiles
MUSTAFA ARIKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAfyon Kocatepe ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM MUTLU
- Tarım traktörlerinde aerodinamik direnç katsayısının deneysel ve sayısal olarak belirlenmesi
An experimental and numerical investigation of aerodynamic resistance coefficient in agricultural tractors
HANİFİ KÜÇÜKSARIYILDIZ
Doktora
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriSelçuk ÜniversitesiTarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAZİM ÇARMAN
- A comparative numerical investigation of flow around an airfoil used in offshore turbines
Offshore türbinlerde kullanılan bir rüzgar kanadı profili üzerindeki hava akışının karşılaştırmalı numerik analizi
SERTAÇ BULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Numerical and experimental investigation of boundary layer transition with active and passive flow control methods
Sınır tabaka geçişinin aktif ve pasif akış kontrol yöntemleriyle sayısal ve deneysel incelenmesi
ABDUSSAMET SUBAŞI
Doktora
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ