Control of leading edge vortex and three-dimensional surface separation on a non-slender delta wing using passive and active techniques
Düşük ok açılı delta kanatlar üzerindeki hücum kenarı girdaplarının ve üç boyutlu yüzey akış ayrılmalarının pasif ve aktif teknikler ile kontrolü
- Tez No: 911191
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET METİN YAVUZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 248
Özet
Son yıllarda insansız hava aracı (İHA) teknolojilerinde kaydedilen ilerlemeler doğrultusunda, bu tür araçlar için temel teşkil eden delta kanat planformları üzerindeki akış yapılarını kontrol etme konusundaki ilgi önemli ölçüde artmıştır. Ürün aşamaları kavramsal tasarımdan operasyonel prototiplere doğru ilerledikçe, performans, verimlilik ve kararlılık hedefleri sektörün odak noktası haline gelmiştir. Akış yapılarının kontrolü, delta kanat planformlarının avantajlarından yararlanmak için araştırmacılar ve endüstri için ana konulardan biri olmaktadır. Akış kontrolü özellikle yüksek hücum açıları ve kaldırma kuvvetlerinin gerektiği durumlarda, bu tür platformların operasyonel zarflarını genişletmeyi mümkün kılabilecek bir yaklaşımdır. Bu çalışmada, t/C = 5.9 kalınlık-veter oranına sahip, Λ = 45o süpürme açılı delta kanat üzerindeki pasif akıtma ve aktif periyodik üfleme akış kontrol tekniklerinin akış fiziği üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Pasif akıtma tekniği için, akıtma momentumunu artırmayı amaçlayan yenilikçi bir lüle tipi geometrisi tasarımı, yüzey basıncı, kuvvet ve parçacık görüntülemeli hız ölçüm teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Sonuçlar, lüle tipi tasarımının akış yapısını ve aerodinamik katsayıları değiştirmede oldukça etkili olduğunu göstermektedir. Ayrıca, Bernoulli denklemi ve yerinde sıcak tel ölçümleriyle kalibre edilen yüzey basıncı ölçümlerine dayanan bir pasif akıtma momentum öngörüm yöntemi geliştirilmiştir. Periyodik üfleme tekniği için, hızlı anahtarlamalı eyleyicilere dayanan kapsamlı bir aktif akış kontrol sistemi kurulmuştur ve aerodinamik ölçümlerden önce yerinde sıcak tel ölçümleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Karakterizasyon sonuçları, bu tür sistemlerin kapsamlı olarak incelenmesinin, aerodinamik avantajları değerlendirmek ve olası kapalı döngü akış kontrol sistemlerini geliştirmek için değerli kalibrasyon şemaları sağladığını göstermiştir. Hücum kenarları boyunca uygulanan düzenli ve modülasyonlu kare dalgalar biçimindeki periyodik üfleme profillerinin etkisi, yüzey basıncı ve kuvvet ölçümleri kullanılarak incelenmiştir. Sonuçlar, periyodik tahriklemenin özellikle yüksek hücum açılarında emme basınç katsayısını iyileştirmede ve geri kazanmada oldukça etkili olduğunu göstermiştir ve kuvvet ölçümlerinden elde edilen bulgular da perdövites durumundaki taşıma ve kararlılık iyileşmeleri ile bunu doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
In line with the progress achieved in unmanned aerial vehicle (UAV) technologies in recent decades, interest in the control of flow structures over delta wing planforms, which constitute the baseline for such vehicles, has significantly increased. As product phases advance from conceptual design to operational prototypes, performance, efficiency, and stability targets have become the focus for the industry. To benefit from the advantages of delta wing planforms, the control of flow structures has been a major concern for researchers and industry, allowing for the expansion of the operational envelopes of such platforms, particularly where high angles of attack and lift forces are required. In the present study, the effects of passive bleeding and active periodic blowing flow control techniques on flow physics over a Λ = 45o swept delta wing with a thickness-to-chord ratio of t/C=5.9 were experimentally investigated. For the passive bleeding technique, an innovative nozzle-type bleeding geometry design aimed at increasing the bleeding momentum was studied using surface pressure, force, and particle image velocimetry measurements. The results suggest that the nozzle-type bleeding design is quite effective in altering the flow structure and aerodynamic coefficients. Additionally, a bleeding momentum estimation method was developed based on surface pressure measurements by utilizing the Bernoulli equation and a loss coefficient calibrated with in-situ hot wire measurements. For the periodic blowing technique, a comprehensive active flow control system based on fast-switching actuators was built and characterized prior to aerodynamic measurements, using in-situ hot-wire measurements. Characterization results indicated that a full investigation of such systems provides valuable calibration schemes, which are crucial for assessing the aerodynamic benefits and developing possible closed-loop flow control systems. The effect of periodic blowing actuation in the form of regular and burst-modulated square waves, applied through the leading edges, was examined using surface pressure and force measurements. Results showed that periodic actuation is quite effective in improving and recovering the suction pressure coefficient, particularly at high angles of attack, which was associated with an improvement in stall behavior, as evidenced by force measurements.
Benzer Tezler
- Effect of blowing pattern through leading edge on flow structure of 45 degree swept delta wing
Hücum kenarından yapılan üfleme biçimlerinin 45 derece ok açılı delta kanat üzerindeki akış yapısına etkisi
GÖKAY GÜNACAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET METİN YAVUZ
- Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin aerodinamik kapsamı ve güç belirlenmesi analizlerinde potansiyel akım yöntemleri
Aerodynamic aspects of wind energy conversion systems and potential flow methods in performance prediction analysis
ALİ ALPER AKYÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. ADİL YÜKSELEN
- Effect of thickness-to-chord ratio on flow structure of a low swept delta wing
Kalınlık-veter oranının düşük ok açılı delta kanat üzerindeki akış yapısına etkisi
BURAK GÜLSAÇAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET METİN YAVUZ
- Delta kanat hücum kenarı eklentilerinin boylamsal ve yanal stabiliteye etkilerinin incelenmesi
Investigation of longitudinal and lateral stability on a delta wing with leading edge extension
AYŞE SİBEL YALAZ ECE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Boundary layer separation and control
Sınır tabaka ayrılması ve kontrolü
HEDİYE ATİK
Doktora
İngilizce
2002
Makine MühendisliğiLehigh UniversityMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JAMES DAVİD A. WALKER