Numerical ınvestigation of the effects of leading- edge tubercles on the aerodynamic performance of onera M6 wing at high reynolds number
Hücum kenar tümseklerinin yüksek reynolds sayısında onera M6 kanadının aerodinamik performansı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
- Tez No: 934724
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUNİR ELFARRA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Hücum kenar tümsekleri, kambur balinaların yüzgeçlerinden ilham alınarak geliştirilmiş ve son yıllarda aerodinamik araştırmalarda önemli bir ilgi görmüş sinüzoidal çıkıntılardır. Bu tümsekler, pasif akış kontrol cihazları olarak işlev görerek, kanat üzerindeki yan akışı bozar ve boyuna girdaplar oluşturarak kaldırma kuvvetini artırır ve sürüklemeyi azaltır. Bu özellikler, tümsekleri sabit kanatlı hava aracı kanatları, döner kanatlı pervane kanatları ve çeşitli diğer aerodinamik uygulamalar için umut verici bir modifikasyon haline getirmektedir. Bu çalışmada, öncü kenar tümseklerinin ONERA M6 kanadının aerodinamik özellikleri üzerindeki etkileri, gerçek uçuş koşullarını yansıtan yüksek Reynolds sayısı altında ve üç belirli hücum açısında (3.06°, 10°, ve 15°) incelenmiştir. Simülasyonlar, ONERA M6 kanadına ait deneysel veriler kullanılarak yapılandırılmış ve böylece aerodinamik davranışın doğru bir şekilde temsil edilmesi sağlanmıştır. Araştırmanın amacı, referans kanadın aerodinamik performansını sayısal olarak değerlendirmek ve farklı tümsek tasarımlarına sahip modifiye edilmiş konfigürasyonlarla karşılaştırmaktır. Referans model, ONERA M6 kanadının farklı açıklık yönlerindeki basınç dağılımı için deneysel verilerle doğrulanmıştır. Doğrulama işleminin ardından, önde gelen kenar tümseklerine sahip modifiye edilmiş kanatlar tasarlanmış ve ardından aerodinamik kuvvetler, taşıma-sürükleme oranı, basınç dağılımları ve akış hızı gibi temel aerodinamik sonuçları değerlendirmek amacıyla analiz edilmiştir. Tümsek modifikasyonları, iki temel parametreye dayalı olarak tasarlanmıştır: beş farklı genlik (A = 0.039c, A = 0.031c, A = 0.025c, A = 0.019c ve A = 0.015c) ve iki dalga boyu (W = 0.43c ve W = 0.27c). Simülasyonlar, Navier-Stokes denklemleri kullanılarak NUMECA yazılım ortamında gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, modifiye edilmiş kanatların özellikle 10° ve 15° hücum açıları için ölçülebilir aerodinamik iyileştirmeler sağladığını göstermektedir. Bu modifikasyonlar, referans kanada kıyasla artırılmış taşıma kuvveti ve daha üstün taşıma-sürükleme oranları ile sonuçlanmıştır. Bu çalışma, öncü kenar tümseklerinin aerodinamik performansı iyileştirme potansiyelini vurgulayarak, yüksek Reynolds sayısı koşullarında daha verimli kanat profilleri ve hava aracı sistemlerinin tasarımında değerli bilgiler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Leading-edge tubercles, inspired by the flippers of humpback whales, are sinusoidal protrusions along a wing's leading-edge that have gained significant attention in aerodynamic research recently. These tubercles function as passive flow control devices, disrupting span-wise flow and generating stream-wise vortices, which enhance lift and reduce drag, thereby improving overall aerodynamic performance. This makes them a promising modification for both fixed-wing aircraft wings, rotorcraft blades, and various other aerodynamic applications. This study investigates the effects of leading-edge tubercles on the aerodynamic characteristics of the ONERA M6 wing at three specific angles of attack: 3.06°, 10°, and 15°, under conditions of high Reynolds number to reflect real-world flight scenarios. The simulations were configured using experimental data from studies on the ONERA M6 wing to ensure an accurate representation of the aerodynamic behavior. The research aims to numerically evaluate the aerodynamic performance of the baseline wing and compare it with various modified configurations featuring tubercle designs. The baseline model was validated against experimental data of pressure distributions at different span-wise locations of the ONERA M6 wing. Following validation, the modified wings with leading-edge tubercles were designed and then analyzed to assess key aerodynamic results, including aerodynamic forces, lift-to-drag ratio, pressure distributions, and streamflow velocity for both designs. The tubercle modifications were designed with two key parameters: five amplitudes (A = 0.039c, A = 0.031c, A = 0.025c, A = 0.019c and A = 0.015c) and two wavelengths (W = 0.43c and W = 0.27c). Simulations were performed using the Navier-Stokes equations within the NUMECA software environment. The results show that the modified wings achieved measurable aerodynamic improvements, particularly at the angles of attack of 10° and 15°. These modifications resulted in improved lift and superior lift-to-drag ratios compared to the baseline wing. This study highlights the potential of leading-edge tubercles to improve aerodynamic performance, offering valuable information for their application in designing more efficient airfoils and air vehicle systems under high Reynolds number conditions.
Benzer Tezler
- Effects of leading edge tubercles on wing sail performance
Önder kenar yumrularının kanat yelken performansına etkisi
HARUN KEMALİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEBNEM HELVACIOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ZİYA SAYDAM
- Hidrofoillerde büküm, yüzey olukluluğu ve giriş ucu tüberkül etkilerinin kavitasyonlu akış koşullarında deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of twist, surface corrugation and leading edge tubercle effects in hydrofoils under cavitating flow condition
SİNEM ÖKSÜZ
Doktora
Türkçe
2025
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAHRİ ÇELİK
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR USTA
- NACA kanat modellerinde pürüzlülük etkisinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of roughness effect on NACA turbine models
AHMET GİRAY AKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM ACIR
- Düşey kanallarda farklı kanat düzenlemelerinde doğal taşınımla ısı geçişinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of natural convection heat transfer in vertical channels with different fin arrangements
KAAN KISA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TURGUT YILMAZ
- The numerical investigation of the effects of sand ingestion on compressor blade erosion
Kum Yutulmasının Kompresör Kanat Erozyonuna Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi
TAHA İRFAN ÇAĞDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Uçak MühendisliğiVirginia Polytechnic Institute and State UniversityUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. LUCA MASSA