Numerical investigation and dynamic modelling of sloshing in liquid propellant launch vehicle
Sıvı yakıtlı fırlatma araçlarındaki çalkalamanın sayısal incelenmesi ve dinamik modellemesi
- Tez No: 974564
- Danışmanlar: PROF. DR. YİĞİT YAZICIOĞLU, DOÇ. DR. MEHMET BÜLENT ÖZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sıvı yakıtlı roket motoru tanklarındaki yakıt çalkalanmasının karmaşık dinamikleri, fırlatma araçlarının kararlılığını, kontrolünü ve yapısal bütünlüğünü önemli ölçüde etkiler. Yanal çalkalanmanın bir sistem üzerindeki etkilerini analiz etmek ve tahmin etmek için bu tez, erken tasarım aşamasında kullanılmak üzere bir dinamik model metodolojisi sunmaktadır. Dinamik modelin temelini oluşturan analitik yaklaşım olan doğrusal potansiyel teorisini doğrulamak için bir deney yürütülmüştür. Deneyden elde edilen doğal frekansın analitik çözümle karşılaştırılmasıyla tutarlı sonuçlar elde edilmiştir. Çeşitli parametreleri analiz etmek ve dinamik modeli doğrulamak için FLOW-3D kullanan sayısal bir yaklaşım kullanılmıştır. Çalkalanma kaynaklı yanal kuvvet ve momentlerin karşılaştırılması, dinamik modelin sayısal sonuçlarla iyi bir uyum içinde olduğunu göstermektedir. Dinamik model, aerodinamik katsayıların etkilerini incelemek için 3 serbestlik dereceli bir roket dinamiği modeline bağlanmıştır. Çalkalanma kuvvetlerinin ve momentlerinin daha yüksek kaldırma katsayıları ve daha düşük sürükleme katsayılarıyla arttığı bulunmuştur. Moment katsayısı, salınımlı olduğu düşünülerek genlik ve frekans açısından analiz edilmiştir. Moment katsayısı genliğindeki artış, daha büyük çalkantı etkilerine yol açtı. Ayrıca, moment frekansının analizi, doğal frekansa yaklaştıkça çalkantıların yoğunlaştığını gösterdi. Kritik durum, engelleyicilerle ve engelleyiciler olmadan incelendi.
Özet (Çeviri)
The complex dynamics of propellant sloshing in liquid propellant rocket engine tanks significantly affect the stability, control, and structural integrity of launch vehicles. To analyze and estimate the effects of lateral sloshing on a system, this thesis presents a dynamic model methodology for use in the early design phase. An experiment was conducted to validate the analytical approach, linear potential theory, which forms the basis of the dynamic model. Consistent results were obtained by comparing the natural frequency from the experiment with the analytical solution. A numerical approach using FLOW-3D was employed to analyze various parameters and validate the dynamic model. The comparison of slosh-induced lateral forces and moments shows that the dynamic model aligns well with the numerical results. The dynamic model was linked to a 3-DOF rocket dynamics model to study the effects of aerodynamic coefficients. It was found that sloshing forces and moments increased with higher lift coefficients and lower drag coefficients. The moment coefficient was analyzed in terms of amplitude and frequency, considering it as oscillatory. An increase in the moment coefficient amplitude led to greater sloshing effects. Additionally, the analysis of the moment frequency showed that sloshing intensified as the natural frequency approached. The critical case was examined with and without baffles.
Benzer Tezler
- Yüksek yapılar için tasarlanan yeni tip bir yarı-aktif kontrollü sismik titreşim sönümleyicinin deneysel incelemesi ve sistem modeli
Experimental investigation and system modeling of a novel semi-active controlled seismic vibration damper designed for high-rise structures
SEFER ARDA SERBES
Doktora
Türkçe
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHSİN ENGİN
- Varvasyonel hibrit eleman metodu ile baraj-rezervuar etkileşim probleminin çözümü
Solving dam-reservoir interaction problem by using variational hybrit element method
BÜLENT YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ERTAÇ ERGÜVEN
- Değişken kesitli baraj-rezervuar etkileşim problemlerinin varyasyonel hibrid eleman metodu ile çözümü
Başlık çevirisi yok
HAKAN UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTAÇ ERGÜVEN
- Experimental physical modeling of hydrodynamics of a fixed owc with development of analytical and numerical models
Sabit salınımlı su sütunu dalga enerji dönüştürücü hidrodinamiğinin deneysel analitik ve nümerik olarak modellenmesi
ANIL ÇELİK
Doktora
İngilizce
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKıyı Bilimleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜSSELAM ALTUNKAYNAK
- Investigation of fuel sloshing in an aircraft wing fuel tank using ANN and CFD
Bir uçak kanat yakıt deposunda yakıt çalkantısının YSA ve HAD kullanılarak incelenmesi
KEREM KARAHAN
Doktora
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI