Investigation of vortex ring state for multi-rotor evtol using viscous vortex particle method
Çok rotorlu dikine iniş kalkış yapan elektrikli hava aracında girdap halkası durumunun vizkoz girdap parçaçık metodu kullanarak incelenmei
- Tez No: 899183
- Danışmanlar: PROF. DR. OZAN TEKİNALP
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Bu tezde, daha önce geliştirilmiş Jenerik Hava Aracı Modeli (GAVM), viskoz girdap parçacığı yöntemi entegre edilerek orta başarımda rotorcraft analizi yapabilme yeteneği kazanmıştır. Geliştirilen araç, GAVM-VVPM, GPU hızlandırmalı bir platform olup döner-kanat tasarımı, uçuş dinamiği modellemesi, simulasyon ve kontrol tasarımı faaliyetleri için kullanılır. GAVM-VVPM kapsamlı test vakalarıyla doğrulanmıştır. Doğrulamanın ardından, bir çoklu-rotor için Vortex Halkası Durumu (VRS) üzerine aerodinamik bir inceleme yapılmıştır. Çalışmada, VRS'nin etkileri ve aşamaları, hem kolektif açısı (delta) hem de dönüş hızı (omega) ile kontrol edilen rotorlar için araştırılmıştır. İzole edilmiş bir rotor modelinde VVPM analizleri uygulanarak rotorun çeşitli uçuş koşullarındaki aerodinamik performansı değerlendirilmiştir. Dikey ve yatay hava hızları, kolektif açısı ve rotor dönüş hızı kullanılarak dört boyutlu bir analiz matrisi oluşturulmuştur. Sonuçlar, itki kaybı, negatif kontrol türevleri ve artan salınım yüklerine yol açan VRS bölgelerini belirlemiştir. İzole rotor VRS haritasındaki kritik noktalar, bir hexacopter üzerinde yapılan kontrollü uçuş simülasyonları ile detaylıca incelenmiştir. GAVM ve GAVM/VVPM kullanılarak hexacopter tasarımı, boyutlandırması ve analizleri yapılmıştır. Dikey iniş ve eğimli iniş simülasyonları gerçekleştirilmiş, VRS'nin uçuş dinamiklerine etkisi değerlendirilmiştir. İzole rotor VRS haritalarının doğrulanmasının ardından, hem delta-kontrol hem de omega-kontrolün kullanıldığı hibrit bir kontrol mimarisi için sonuçlar değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis enhances the previously developed Generic Air Vehicle Model (GAVM) by incorporating a viscous vortex particle method, enabling mid-fidelity rotorcraft analysis. The updated tool, GAVM-VVPM, is a GPU-accelerated platform for simulating and analyzing rotorcraft designs, flight dynamics, and control analysis. The integration of VVPM is validated through extensive test cases. After validation, an aerodynamic investigation is conducted on the Vortex Ring State (VRS) for an eVTOL aircraft. The study examines VRS effects and phases for rotors controlled by either collective pitch (delta) or rotational speed (omega). VVPM analyses are applied to an isolated rotor model, assessing aerodynamic performance under various flight conditions. A four-dimensional analysis matrix is developed using vertical and horizontal airspeed, collective pitch, and rotor RPM. The results identify VRS regions associated with thrust loss, negative control derivatives, and increased oscillatory loads. Key points from the VRS envelope are further analyzed through controlled flight simulations using a hexacopter. Design, sizing, and analyses for the hexacopter are performed with GAVM and GAVM/VVPM. Simulations of vertical and oblique descents are carried out to assess the impact of VRS on flight dynamics. After validating isolated rotor VRS maps, the results are applied to a hybrid control architecture with both delta-control and omega-control. A control index is proposed to optimize rotor control strategies.
Benzer Tezler
- The structure and properties of vortex and compact spun yarns
Başlık çevirisi yok
GÜLDEMET BAŞAL
Doktora
İngilizce
2003
Polimer Bilim ve TeknolojisiNorth Carolina State UniversityPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DR. WILLIAM OXENHAM
- Kanat gövde etkileşiminin panel yöntemlerle incelenmesi
Investigation of wing and body interference using panel methods
ERAY KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ADİL YÜKSELEN
- Characterisation of orbital angular momentum beam emitter and receiver
Başlık çevirisi yok
KENAN ÇİÇEK
- Şekillendirilmiş lazer hüzmelerinin yüksek saçılmalı ortamla etkileşimleri
Interactions of shaped laser beams with highly scattering media
TANSU ERSOY
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK AKTÜRK
- An approach to investigate the spinnability of fine count yarns on vortex spinning system
Vortex iplik üretim sisteminde ince numara iplik üretilebilirliğinin araştırılması için bir yaklaşım
NAZAN ERDUMLU
Doktora
İngilizce
2011
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BULENT OZIPEK
PROF. WILLIAM OXENHAM