Numerical investigation of aeroelastic response of wingsusing unsteady vortex lattice method
Kanatların aeroelastik tepkilerinin zamana bağlıgirdap kafes yöntemi ile sayısal olarak incelenmesi
- Tez No: 940790
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Aeroelastisite, Girdap Kafes Yöntemi, Çırpınma Analizi, İnce Kanat Kesiti, Aeroelasticity, Vortex Lattice Method, Flutter Analysis, Thin Airfoil
- Yıl: 2025
- 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: 114
Özet
Bu tez çalışması, esnek kanat benzeri yapılarda görülen doğrusal olmayan aeroelastik davranışları, özellikle çırpınma olayını ayrıntılı olarak ele almaktadır. Çalışmada, aerodinamik yükleri hesaplamak için zamana bağlı Girdap Kafes Metodu (GKM) ve yapısal dinamikleri incelemek için Sonlu Elemanlar Metodu (SEM) birleştirilerek özgün bir hesaplamalı analiz aracı geliştirilmiştir. Tam doğrusal olmayan akışkan-yapı etkileşimlerini yakalamak ve çırpınma başlangıcını hassas bir biçimde tahmin etmek amacıyla zamana dayalı simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Tezin ilk bölümlerinde, klasik aeroelastik teoriler ve geleneksel frekans tabanlı analiz yöntemleri gözden geçirilmiş, bu yöntemlerin doğrusal olmayan karmaşık davranışları tam anlamıyla açıklamadaki yetersizlikleri vurgulanmıştır. Daha sonra, geliştirilen GKM-SEM çift yönlü etkileşim stratejisi ayrıntılı olarak anlatılmış; matematiksel formülasyonlar, ayrıklaştırma teknikleri ve çözümün doğruluğunu ve kararlılığını sağlayan iteratif yaklaşımlar ele alınmıştır. Sayısal modelin doğruluğunu test etmek için, literatürde iyi bilinen düşük hızlı rüzgâr tüneli deneyleri kullanılarak iki serbestlik dereceli (2-SD) düz levha üzerindeki test durumları incelenmiş, hesaplanan çırpınma koşulları ile deneysel veriler arasındaki uyum ortaya konmuştur. Son olarak, doğrulanmış bu analiz yönteminin daha karmaşık yapı ve akış koşullarına nasıl uyarlanabilece˘gi tartışılmı¸s, gelecekteki hava araçları için aeroelastik kararsızlıkların incelenmesi ve önlenmesinde güvenilir bir araç sağlandığı gösterilmiştir. Bu tez, doğrusal olmayan aeroelastik davranışın anlaşılmasına önemli katkılar sağlamakta ve havacılık mühendisliği tasarım süreçleri için hızlı ve güvenilir bir hesaplama aracı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents an in-depth investigation of nonlinear aeroelastic phenomena, specifically focusing on flutter behavior in flexible wing-like structures. A novel computational analysis tool is developed by integrating the Unsteady Vortex Lattice Method (UVLM) for predicting unsteady aerodynamic loads with the Finite Element Method (FEM) for analyzing structural dynamics. The study utilizes comprehensive time-domain simulations to capture the fully nonlinear fluid-structure interactions essential for accurately predicting flutter onset and subsequent aeroelastic response. Initially, the thesis provides an overview of foundational aeroelastic theory and classical frequency-domain methods, emphasizing their shortcomings in capturing complex nonlinear behaviors. Subsequently, the coupling approach between UVLM and FEM is detailed, including mathematical formulations, discretization methods, and iterative solution strategies to ensure accuracy and stability. To validate the developed computational model, well-documented benchmark cases, such as experiments involving two-degree-of-freedom (2-DOF) flat plates in low-speed wind tunnel setups, are analyzed. The numerical results exhibit strong alignment with experimental observations, particularly in predicting critical flutter conditions and aeroelastic responses. Finally, the thesis explores potential applications of the validated analysis method to more complex structural configurations, demonstrating its utility for examining design parameters, stability limits, and flutter mitigation techniques relevant to modern aerospace structures. The outcomes significantly enhance the understanding of nonlinear aeroelastic behavior, providing a robust and efficient computational framework for future aeroelastic analysis and aerospace engineering design applications.
Benzer Tezler
- Vibration and flutter analysis of fluid loaded plates
Akışkan yüklü eğimli plakların titreşim ve flater analizi
ABDURRAHMAN ŞEREF CAN
- Ses altı uçuş hızlarında kanat altı mühimmatların titreşim davranışının yapı-akışkan etkileşimi yöntemi ile sayısal incelenmesi
Numerical investigation of vibration behavior of subwing ammunition at subsonic flight speeds using structure-fluid interaction method
GÜRKAN YILMAZ PALA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriMilli Savunma ÜniversitesiHarp Silah ve Araçları Anabilim Dalı
DOÇ. DR. TUNCAY KARAÇAY
- Investigation of the effects of structural nonlinearities on the aeroelastic stability of two- dimensional airfoil
İki boyutlu kanat kesitlerinde yapısal doğrusalsızlıkların aeroelastik kararsızlığa etkisinin incelenmesi
OĞUZHAN KOCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Havacılık MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAHATTİN ÇAĞLAR BAŞLAMIŞLI
- 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
- Aeroelastic analysis of variable-span morphing wing
Kanat açıklığı değiştirilebilen bir uçak kanadının aeroelastik analizi
DAMLA DURMUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA