Yüksek lift katsayısına sahip S1223 kanat profilinde laminer ayrılma kabarcığı kaynaklı tutunma kaybının pasif akış kontrolü ile sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of laminar separation bubble induced stall loss in high lift coefficient S1223 airfoil with passive flow control
- Tez No: 957372
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR SOLMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Uçak Mühendisliği, Energy, Engineering Sciences, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 249
Özet
Doğal ve insan yapımı uçan araçlar, geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Günümüzde mini İnsansız Hava Araçlarına (İHA) olan ilgi sürekli olarak artmaktadır. İHA araçlarının performansını etkileyen en önemli parçası kanatlardır. Bu nedenle geçmişten günümüze kadar birçok araştırmanın ve deneylerin odak noktası olmuş ve olmaya devam etmektedir. Bilimsel ve teknolojik gelişmeler sayesinde, havadaki nesnelerin davranışlarını yöneten fiziksel prensipleri incelemek ve analiz etmek mümkün hale gelmiş ve bu da çeşitli havacılık uygulamaları için yüksek verimli kanat geliştirmenin önünü açmıştır. Düşük Re sayılarında yüksek kaldırma kuvvetine sahip kanatlar konusu, yıllardır birçok akademik araştırma ve çalışmada yoğun ilgi görmüş ve görmeye devam etmektedir. Bu çalışmada, düşük Re sayılarında yüksek kaldırma kuvvetine sahip olan ve mini insansız hava araçlarında kullanılması önerilen S1223 kanat profilinin aerodinamik performansı analiz edilerek doğrulanmıştır. Ayrıca, daha yüksek kaldırma kuvveti/sürüklenme kuvvetine oranına sahip olan modifikasyonlu bir kanat geliştirmeye odaklanılmıştır. Bu amaçla S1223 kanat profilinin üst yüzeyinde oluşan ve performansı olumsuz etkileyen titreşimlere ve türbülansa neden olan Laminer Ayrılma Kabarcıklarının (LSB) bölgeleri belirlenmiştir. Kanat verimliliği arttırmak ve oluşan LSB'lerin etkisini azaltmak amacıyla kanat yüzeyinde biri eğimli yüzeye sahip olan diğeri genişlik, uzunluk ve derinlik oranları değişen oyuklu modifikasyonlar yapılmıştır. Bu modifikasyonlar sonucu tasarlanan kanat profilleri 𝐶𝑙 katsayısı, 𝐶𝑑 katsayısı, 𝐶𝑙/𝐶𝑑 oranı, 𝐶𝑝 dağılımı, hız ve basınç konturlarının değişimleri, 0° hücum açısından stall(durma) açısına kadar 2° artırılarak ve Re sayısının 200.000, 300.000 ve 400.000 olduğu durumlar için incelenmiştir. İncelenen her durum için aerodinamik performans katsayısı değerleri belirlenmiştir. Yapılan analizler sonucunda kanat üst yüzeyinde düz eğimli yüzey kullanımının performansı arttırdığı, dairesel oyuklu yüzey kullanımının ise performansı düşürdüğü tespit edilmiştir. Fakat kanat üst yüzeyinde dairesel oyuk kullanmanın LSB bölgelerinin yok olmasına sebep olmaktadır. Düşük Re sayılı hava araçlarında S1223 kanat profilini kullanmak yerine tüm hücum açılarında ve Re sayılarında iyileşmenin olduğu 4°'lik eğim açısına sahip ve OS1223_4 kodu ile isimlendirilen kanat profilinin kullanılması aerodinamik performansı arttırmaktadır
Özet (Çeviri)
Natural and man-made flying vehicles are used in a wide range of applications. Today, interest in mini–Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is constantly growing. Wings are the most crucial component affecting the performance of UAVs. Therefore, they have been and continue to be the focus of numerous research and experiments from past to present. Thanks to scientific and technological advancements, it has become possible to examine and analyze the physical principles governing the behavior of airborne objects, paving the way for the development of highly efficient wings for various aviation applications. The topic of wings with high lift at low Re numbers has been received and continues to receive intense attention in numerous academic research and studies for years. In this study, the aerodynamic performance of the S1223 airfoil, which offers high lift at low Re numbers and is proposed for use in mini unmanned aerial vehicles, was analyzed and verified. Furthermore, the focus was on developing a modified wing with a higher lift-to-drag ratio. For this purpose, the Laminar Separation Bubbles (LSB) regions that form on the upper surface of the S1223 airfoil and cause vibrations and turbulence that negatively affect performance were identified. To increase wing efficiency and reduce the effects of LSBs, two modifications were made to the wing surface: one with a curved surface and the other with slots varying in width, length, and depth. The resulting airfoils were examined for changes in the 𝐶𝑙 coefficient, 𝐶𝑑 coefficient, 𝐶𝑙/𝐶𝑑 ratio, 𝐶𝑝 distribution, and velocity and pressure contours, with increases of 2° from 0° angle of attack to the stall angle, and for Re numbers of 200,000, 300,000, and 400,000. Aerodynamic coefficients of performance were determined for each case. Analyses revealed that the use of a flat, curved surface on the upper wing surface improved performance, while the use of a circularly slotted surface decreased performance. However, the use of a circularly slotted surface on the upper wing surface resulted in the elimination of LSB regions. Instead of using the S1223 airfoil in low Re number aircraft, the use of the airfoil with the code O-S1223_4, which has a 4° pitch angle and provides improvement in all angles of attack and Re numbers, increases the aerodynamic performance.
Benzer Tezler
- Uçak kanadı üzerinde kullanılan girdap üreteçlerinin aerodinamik karakteristikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of vortex generators mounted on airfoil on aerodynamic characteristics
MESUT ALGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SARIOĞLU
- Kanat yüzeyindeki farklı kavite tiplerinin aerodinamik olarak deneysel incelenmesi
Experimental investigation of different cavity types on the wing surface as aerodynamics
MEHMET GÖRKEM EFE
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiHavacılık Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER ÖRS
- Raylı elektromanyetik silahlarda mühimmat geometrisinin atışa etkisi
Effect of ammunition geometry on shooting in railguns
RECEP KUŞCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriMilli Savunma ÜniversitesiHarp Silah ve Araçları Anabilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE AYTAV
- Yatay eksenli rüzgar türbini kanat performansı üzerine hava akış yarıklarının etkisinin incelenmesi.
Investigation of the effect of air flow slots on horizontal axis wind turbine blade performance.
ADILKHAN TUKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiYenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMİL YİĞİT
- Unsteady aerodynamic calculations of flappping wing motion
Çırpan kanat hareketinin zamana bağlı aerodinamik hesaplamaları
BÜŞRA AKAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAFİZ ALEMDAROĞLU