Experimental and numerical investigation of boundarylayer transition on airfoils
Kanat profilleri üzerinde sinir tabakasi geçişinindeneysel ve sayisal incelenmesi
- Tez No: 960587
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZ UZOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 181
Özet
Sınır tabaka geçiş konumunun doğru belirlenmesi, doğal laminar akışlı kanat tasarımı ve rüzgar türbini kanat optimizasyonu gibi mühendislik uygulamaları açısından kritik öneme sahiptir. Geçiş tahmin yöntemlerinde kaydedilen ilerlemelere rağmen, doğruluk açısından hâlâ iyileştirmelere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışma, sınır tabaka geçiş davranışını deneysel ve sayısal yöntemler aracılığıyla incelemekte olup, iki ana kanat profili geometrisine odaklanmaktadır: doğal laminar akışlı NLF(1)-0416 kanat profili ve DU00-W-212 rüzgar türbini kanat profili. 1980'li yılların başında %16 kalınlık oranıyla tasarlanan NLF(1)-0416, daha önce NASA Langley Düşük Türbülanslı Basınç Tüneli'nde (LTPT) 1x10^6 ila 9x10^6 arası Reynolds sayıları ve 0.1 ila 0.4 arası Mach sayılarında test edilmiş, geçiş verileri yağ akış görselleştirmesi ve mikrofon tabanlı geçiş algılama yöntemleriyle elde edilmiştir. Bu tez kapsamında, sınır tabaka geçişi kızılötesi termografi kullanılarak tespit edilmiştir. Deneyler, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Rüzgar Enerjisi Araştırma Merkezi (RÜZGEM) bünyesindeki büyük ölçekli rüzgar tünelinde gerçekleştirilmiştir. Bu tesis, 2.5 m × 2.5 m boyutlarındaki test kesitinde 0.9 m veter uzunluğu ile 2.5 m açıklığa sahip modelin 1x10^6 ila 4x10^6 Reynolds sayıları arasında test edilmesine olanak tanımaktadır. Deneysel bulguları desteklemek amacıyla, geçiş modelleri içeren RANS tabanlı sayısal simülasyonlar ile XFOIL kullanılarak doğrusal kararlılık temelli tahminler gerçekleştirilmiştir. DU00-W-212 kanadı için yalnızca sayısal simülasyonlar gerçekleştirilmiş olup, bu çalışmalar RÜZGEM'de daha önce yapılan deneylerle doğrulanmıştır. Deneysel veriler, sayısal tahminler ve mevcut literatür arasındaki karşılaştırmalı analizler, güncel IRT ölçümlerinin önceki veri setleriyle uyumlu olduğunu göstererek kızılötesi termografinin geçiş davranışını etkin bir şekilde yakaladığını doğrulamaktadır. Geçiş modelleri deneylerle uyum sağlamış; özellikle SST-LM ve GEKO-gamma modelleri, geçiş konumları ile aerodinamik katsayılar için doğru öngörülerde bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Accurate determination of boundary layer transition location is critical for engineering applications such as natural laminar flow wing design and wind-turbine blade optimization. Despite advancements in transition prediction methods, further improvements in accuracy remain crucial. This study investigates boundary layer transition behavior on airfoils through experimental and numerical methods, focusing on two main geometries: the natural laminar flow airfoil NLF(1)-0416 and the DU00-W-212 wind-turbine airfoil. The NLF(1)-0416, designed in the early 1980s with 16% thickness, was previously tested at NASA Langley Low Turbulence Pressure Tunnel (LTPT) across a Reynolds number range of 1x10^6 to 9x10^6 and Mach numbers between 0.1 and 0.4, using oil flow visualization and microphone-based transition detection. In this thesis, boundary layer transition is detected using infrared thermography in the large-scale wind tunnel at the METU Center for Wind Energy Research (RÜZGEM), which features a 2.5 m × 2.5 m test section and accommodates a full-span model with 0.9 m chord and 2.5 m span, tested under Reynolds numbers from 1x10^6 to 4x10^6. Numerical simulations using RANS models, along with linear stability-based predictions using XFOIL, are performed to support the experimental findings. For the DU00-W-212 airfoil, numerical simulations are conducted, validated by earlier experiments carried out at RÜZGEM. Comparative analyses between experimental results, numerical predictions, and existing literature confirm that infrared thermography effectively captures transition behavior, as current IRT measurements align well with prior datasets. Transition models provide close agreement with experiments, particularly the SST-LM and GEKO-gamma with accurate predictions of transition locations and aerodynamic coefficients.
Benzer Tezler
- Investigation of transition flow over S809 airfoil using infrared thermography and numerical methods
S809 kanat kesiti üzerindeki geçiş akışının kızılötesi termografi ve sayısal yöntemlerle incelenmesi
NECLA ECENAZ AYKUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KÖKSAL
- Uçaklarda buzlanmanın nümerik olarak incelenmesi ve uçuş profili boyunca hava tahmin modeli uygulaması
Numerical investigation of aircraft icing and practice of weather forecast model along flight profile
ÖMER AKBAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET DURAN ŞAHİN
- Numerical investigation of laminar-to-turbulent transition in oscillatory boundary layers
Salinimli sinir tabakalarinda laminerden türbülansa geçişin sayisal olarak incelenmesi
SELMAN BAYSAL
Doktora
İngilizce
2025
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL ŞADAN ÖZGÜR KIRCA
- Numerical and experimental investigation of boundary layer transition with active and passive flow control methods
Sınır tabaka geçişinin aktif ve pasif akış kontrol yöntemleriyle sayısal ve deneysel incelenmesi
ABDUSSAMET SUBAŞI
Doktora
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ
- Çeşitli deniz boyalarında yüzey pürüzlülüğünün gemi direncine etkilerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effect of surface roughness on ship resistance due to marine paints
UTKU CEM KARABULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ BARLAS
DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ HAKAN ÖZDEMİR