Sürü halinde hareket eden döner kanatlı insansız hava araçlarının hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile analizi
Computational fluid dynamics analysis of rotary-wing unmanned aerial vehicles moving as a swarm
- Tez No: 924641
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET TALAT İNAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 177
Özet
Bu çalışmada, dört rotorlu insansız hava araçlarından oluşan kare biçimindeki sürünün aerodinamik davranışları, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yöntemiyle üç boyutlu olarak incelenmiştir. Sürü içeresinde farklı dizilim (geniş, orta ve dar mesafeli) tiplerinde bulunana insansız hava araçları analiz edilmiş ve sürü yapılarının aerodinamik etkileri ortaya konmuştur. Sürü içerisinde dört adet insansız hava aracı kullanılmıştır. Bunlardan ikisi üst sırada diğer ikisi alt sırada yerleştirilmiş ve farklı yakınlaşma mesafelerinde oluşan aerodinamik davranışları analiz edilmiştir. Pervanelerin döner ve sabit bölgeler arasındaki etkileşimleri modellemek için Hareketli Referans Çerçevesi yöntemi kullanılmış, analizler 10.000 devir/dakika hızında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, analizlerde parametrik yöntemler kullanılmış ve optimizasyon süreçlerinde Python, Perl, CEL ve CCL dillerinde kodlar yazılmıştır. Sürü içerisindeki insansız hava araçlarının yatay ve dikey eksenlerde farklı mesafelerde konumlandırılmasının aerodinamik performans ve akış davranışları üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Elde edilen veriler doğrultusunda, basınç, hız ve türbülans kinetik enerjisi dağılımları grafiksel olarak görselleştirilmiştir. Özellikle, rotor merkezleri arasındaki 75 cm olan orta dizilim ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Bu çalışmada sürü uçuşları sırasında insansız hava araçları arasında meydana gelen aerodinamik etkileşimlerin önemi vurgulamış ve“Yakın-İHA Fenomeni”olarak adlandırılan yeni bir kavram tanımlamıştır. Bunun yanı sıra, aşağı yönlü akımların sürü performansı üzerindeki etkileri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, sürü İHA'ların uçuş güvenliğinin artırılabilmesi için aerodinamik kararlılığın göz önünde bulundurulması gerektiği ortaya konulmuştur. İHA'ların sürü dinamiklerini daha iyi anlamaya ve dizilim stratejilerini geliştirmeye yönelik literatüre önemli katkılar sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, the aerodynamic behaviors of a square-formation swarm consisting of quadrotor unmanned aerial vehicles (UAVs) were examined three-dimensionally using the Computational Fluid Dynamics (CFD) method. Unmanned aerial vehicles within the swarm were examined under different types of formations (wide, medium, and narrow spacing) and the aerodynamic effects of swarm configurations were revealed The swarm consisted of four unmanned aerial vehicles, two of which were positioned on the upper row and the other two on the lower row. The aerodynamic behaviors at different proximity distances were analyzed. The Moving Reference Frame (MRF) method was employed to model the interactions between the rotating and stationary regions of the propellers, and the analyses were carried out at a rotational speed of 10 000 RPM. Additionally, parametric methods were utilized in the analyses, and codes were developed in Python, Perl, CEL, and CCL for optimization processes. The effects of positioning the UAVs within the swarm at different distances on the horizontal and vertical axes on aerodynamic performance and flow behaviors were examined in detail. Based on the obtained data, the distributions of pressure, velocity, and turbulence kinetic energy were graphically visualized. Specifically, the medium configuration with a 75 cm spacing between rotor centers was examined in detail. This study highlighted the significance of aerodynamic interactions occurring between UAVs during swarm flights and introduced a new concept referred to as the“Near-UAV Phenomenon”. Additionally, the effects of downward flows on swarm performance were identified. In conclusion, it has been demonstrated that aerodynamic stability must be considered to enhance the flight safety of swarm UAVs. The study has made significant contributions to literature by improving the understanding of swarm dynamics and developing formation strategies for UAVs.
Benzer Tezler
- Strike me and get marked: the conceptual, analytical and simulation model of an add-on module to deter quadrotor strikes
Saldir bana ve işaretlen: quadrotora yapilan saldiriyi tespit edebilen bir modül eklentisi için konsept, analitik ve simülasyon modeli
OZAN ŞENYAYLA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. EROL ŞAHİN
- Yeni nesil hava araçlarının rijit formasyon uçuşları
Rigid formation flight for next generation aerial vehicles
SALİH SARIÇAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL BAYEZİT
- Erken Hristiyan ve ilk Bizans resim ve kabartma sanatında kaynak ve okullar (2 cilt)
Sources and school of painting and sculpture during the early Christian and first Byzantine period
AHMET MEHMET KİPMEN
- Antik Yunan ve Roma toplumlarında toplumsal cinsiyetin şekillenmesi ve cinsellik kavramı
Forming of gender mainstreaming in the ancient Greek and Roman societies and sexuality
ÖZGE ŞİMŞEKDİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
ArkeolojiDokuz Eylül ÜniversitesiArkeoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜN LAFLI
- Aeroelastic optimization with genetic algorithm
Genetik algoritma ile aeroelastik optimizasyon
AHMET GÜVER
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEHER EKEN