Investigation of thermal effect on aeroelastic flutter speed
Aeroelastik çırpınma hızına termal etkinin incelenmesi
- Tez No: 984789
- Danışmanlar: PROF. DR. FERHAT KADIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Aeroelastisite, elastik yapıların akışkan içinde davranışını inceleyen bilim dalıdır. Bu alandaki kritik fenomenlerden biri olan çırpınma, aerodinamik kuvvetlerin yapısal titreşimlerle etkileşime girerek kontrolsüz salınımlara yol açtığı bir kararsızlık durumudur. Uçak güvenliği açısından çırpınma hızının doğru şekilde belirlenmesi büyük önem taşımaktadır, çünkü bu hızın aşılması yapısal hasara neden olabilir. Bu nedenle çırpınma hızının uçuş zarfı içerisinde yer almaması gerekmektedir. Termal etkiler çırpınma hesaplamalarında genellikle göz ardı edilmekle birlikte, yapısal özellikler üzerindeki potansiyel etkileri göz önünde bulundurulmalıdır. Bu çalışma, uçak yapılarının çırpınma karakteristiği üzerine termal yüklerin etkilerini incelemektedir. Öncelikle, değişen termal yükler altında doğal frekansların belirlenmesi amacıyla MSC Nastran yazılımı kullanılarak modal analiz gerçekleştirilmiştir. Numerik yöntem, farklı sıcaklıklarda yapılan deneysel titreşim testleriyle doğrulanmış, deneysel olarak elde edilen doğal frekanslar ile numerik sonuçlar karşılaştırılmıştır. Daha sonra, AGARD kanadı için termal harita oluşturmak amacıyla jenerik bir savaş uçağı görev profili oluşturulmuş ve STAR-CCM+ yazılımı ile termal hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri gerçekleştirilerek kanat üzerindeki sıcaklık dağılımı simüle edilmiştir. Elde edilen termal yükler, AGARD kanadına ön yük olarak uygulanmış ve MSC Nastran programında doğrulanan numerik yöntemle modal analizler gerçekleştirilmiştir. Son olarak, farklı termal yük koşulları altında çırpınma hızları ZAERO programı kullanılarak hesaplanmıştır. Karşılaştırmalar sonucunda, artan termal yüklerin hem çırpınma hızını hem de çırpınma frekansını düşürdüğü gözlemlenmiştir. Elde edilen bulgular, termal etkilerin çırpınma analizine dahil edilmesinin, uçak yapılarının aeroelastik kararlılığının daha doğru değerlendirilmesi açısından gerekli olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Aeroelasticity is a discipline that examines the behavior of elastic structures in fluid flow. One of the critical phenomena within this field is flutter, a potentially catastrophic instability where aerodynamic forces couple with structural vibrations, leading to uncontrolled oscillations. Determining flutter speed is vital for aircraft safety, as exceeding this limit can result in structural failure. Therefore, flutter speed must remain outside the flight envelope. Traditionally, thermal effects are often neglected in flutter calculations, despite their potential influence on structural characteristics. This study investigates the effects of thermal loads on the flutter characteristics of aircraft structures. Initially, a modal analysis is conducted by using MSC Nastran Software to determine the natural frequencies under varying thermal loads. The numerical method is validated through experimental vibration tests performed at different temperatures, comparing the experimentally obtained natural frequencies with those derived numerically. Subsequently, a generic fighter aircraft mission profile is developed to create a thermal map for an AGARD wing. Thermal computational fluid dynamics (CFD) analyses are performed by using STAR-CCM+ software to simulate temperature distribution across the wing structure. The generated thermal loads are then applied as pre-loads onto the AGARD wing, and modal analyses are conducted by using the validated numerical methodology in MSC Nastran. Finally, flutter speeds for different thermal load conditions are calculated using the ZAERO software. Comparations reveal that increased thermal loads result in a reduction of both flutter speed and flutter frequency. The findings emphasize the necessity of incorporating thermal effects into flutter analysis for a more accurate assessment of aircraft structural stability.
Benzer Tezler
- A deep neural network methods to predict aeroelastic responses of a shape memory alloy hysteretic springs based typical airfoil section
Şekil hafıza alaşımlı histeretik yay içeren tipik bir kanat kesitinin aeroelastik tepkilerinin tahmini için derin sinir ağı yöntemleri
OSMAN DAĞLI
Doktora
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Vibration and flutter analysis of fluid loaded plates
Akışkan yüklü eğimli plakların titreşim ve flater analizi
ABDURRAHMAN ŞEREF CAN
- Süpersonik Uçuşlarda Isıl Gerilme Kaynaklı Aeroelastik Kararsızlıkların Sayısal İncelenmesi
Numerical Investigation of Thermal Stress Induced Aeroelastic Instabilities in Supersonic Flights
FARHAD GULIYEV
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ÖZTÜRK
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET NUMAN KAYA
- Bell-crank tahrikli yakınsak nozul mekanizmasının tasarımı ve yapısal analizi
Design and structural analysis of a bell-crank driven convergent nozzle mechanism
BATUHAN AK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- Experimental investigation of thermal effect on geotechnical properties of soil; case of bentonite sand mixed soil
Sıcaklığın zeminin geoteknik özellikleri üzerindeki etkisinin deneysel olarak incelenmesi; bentonit kum karışımlı zemin örneği
AHMET NECİM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiKarabük Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İNAN KESKİN