İnsansız hava araçlarında kullanılan radom geometrilerinin aerodinamik performansının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of aerodynamic performance of radome geometries used in unmanned aerial vehicles
- Tez No: 958430
- Danışmanlar: DOÇ. FATİH AKTAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Bu tez çalışması, insansız hava araçlarında (İHA) kullanılan farklı radom geometrilerinin aerodinamik performanslarını değerlendirerek, daha az sürükleme kuvveti üreten geometrilerin tespitini sayısal analizler aracılığıyla gerçekleştirmeyi hedeflemektedir. Tezin odak noktası, anten koruma yapısı olarak görev yapan radomların serbest akışa karşı oluşturduğu aerodinamik direnç ve bu direncin tasarımsal iyileştirmeler yoluyla nasıl minimize edilebileceğidir. Bu kapsamda, öncelikle radom analizinde kullanılacak sınır şartları ve giriş koşulları, literatürde yer alan 155 mm M107 obüs mermisine ait sürüklenme katsayısı (Cd) deneysel sonuçları ile doğrulanmıştır. Radom sayısal analizlerinde, k-ω SST türbülans modeli kullanılarak eksenel simetrik iki ve üç boyutlu modelleri oluşturulmuş ve çözüm ağı bağımsızlık analizi yapılmıştır. Ardından, ilgili radom geometrisinin hem 2B hem de 3B analizleri gerçekleştirilmiş, bu analizlerin sonuçları karşılaştırılarak, analizlerin 2 boyutlu olarak sürdürülmesinin yeterli olduğu sonucuna ulaşılmıştır. 2 boyutlu analizlerde, altı farklı parametrenin sürükleme kuvveti ve sürükleme katsayısı üzerindeki etkileri parametrik optimizasyon yaklaşımıyla incelenmiştir. Radom geometrileri parametrik olarak değiştirilerek, ön (αLE) ve arka (αTE) kenar açılarına bağlı olarak oluşan basınç dağılımları, hız konturları ve türbülans kinetik enerjisi konturları analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, özellikle kuyruk kısmı daha sivri olan radom geometrilerinin daha düşük sürükleme kuvveti ürettiğini ve akış ayrılmasının daha geç meydana geldiğini göstermiştir. En uygun tasarım konfigürasyonu, belirli αLE ve αTE açıları ile elde edilmiş; bu konfigürasyonda sürükleme katsayısının minimum seviyeye indiği tespit edilmiştir. Öte yandan, geniş ve kubbeli ön kenarlara sahip radomlarda, basınç tepe noktası öne kaymakta ve arka bölgede düşük basınç alanı oluşarak yüksek net sürükleme kuvveti meydana gelmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to evaluate the aerodynamic performance of various radome geometries used in unmanned aerial vehicles (UAVs) and to identify geometries that generate lower drag forces through numerical analysis. The focus of the study is on the aerodynamic resistance caused by radomes, which serve as antenna protection structures, against free-stream airflow, and how this resistance can be minimized through design improvements. Within this scope, the boundary conditions and inlet parameters to be used in the radome analysis were first validated using experimental drag coefficient (Cd) data from the literature for the 155 mm M107 artillery shell. In the numerical analyses of the radome, axisymmetric two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) models were created using the k-ω SST turbulence model, and a mesh independence study was conducted. Subsequently, both 2D and 3D analyses of the relevant radome geometry were performed and compared, leading to the conclusion that continuing with 2D analyses would be sufficient. In the 2D analyses, the effects of six different parameters on drag force and drag coefficient were investigated using a parametric optimization approach. By parametrically varying the radome geometries, pressure distributions, velocity contours, and turbulence kinetic energy contours were analyzed with respect to leading-edge (αLE) and trailing-edge (αTE) angles. The results indicated that radome geometries with sharper tail sections produce lower drag forces and exhibit delayed flow separation. The optimal design configuration was achieved at specific αLE and αTE angles, where the drag coefficient was minimized. On the other hand, radomes with wide and dome-shaped leading edges showed a forward shift of the pressure peak and the formation of a low-pressure region at the rear, resulting in a higher net drag force.
Benzer Tezler
- Adaptive control of a novel tilt-roll rotor quadrotor UAV
Adaptif dört rotorlu bir insansız hava aracının modellenmesi ve kontrolü
ABDULKERİM FATİH ŞENKUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Evolutionary reinforcement learning based autonomous maneuver decision in one-to-one short-range air combat
Bire bir kısa menzilli hava muharebesinde evrimsel pekiştirmeli öğrenme tabanlı otonom manevra karar sistemi
YASİN BAYKAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ BAŞPINAR
- Vegetation cover extraction and monitoring using images obtained from aerial and satellite platforms
Hava ve uydu platformlarından alınan görüntülerden bitki örtüsü çıkarımı ve izlenmesi
ÖMER KANTARCIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Jeodezi ve FotogrametriHacettepe ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SULTAN KOCAMAN GÖKÇEOĞLU
- Semantic land cover and land use classification using deep convolutional neural networks
Derin evrişimsel sinir ağları ile arazi kullanımı ve arazi örtüsünün anlamsal sınıflandırılması
BERK GÜNEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELİF SERTEL
- İnsansız hava araçları için RRT ve YPA tabanlı hibrid ve yapay sinir ağı destekli genel yol planlamasının geliştirilmesi
Development of global path planning using hybrid and artificial neural network based on RRT and APF for unmaned aerial vehicles
AYHAN GÜLTEKİN
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKocaeli ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR BECERİKLİ