Passive flow control in boundary layer ingesting semi submerged inlet
Yarı gömülü hava alığında pasif akış kontrolü
- Tez No: 416656
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZ UZOL, YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Gömülü hava alı klar ı, geleneksel hava alı klar na göre düşük radar kesit alan ı, düşük gürültü, yüksek yerleşim verimliliği ve düşük sürükleme kuvveti sağlamaktad ır. Ancak bu çeşit hava alı klar ında merkez eğriliği ve hava al ığı boyunca var olan yüksek difüzyon h ızı ndan dolay ı radyal ve çevresel ters bas nç gradyanlar ı ak ışa etki etmektedir. Bu şekildeki hava alı kları nda ak ış d ışarıdan gelen ak ışın kalitesine doğrudan bağlı olduğu için, s ın ır tabakası içindeki havayı emen gömülü hava al ıklar ında yüksek toplam bası nç bozuntusu ve düşük bası nç korunumu sı kça meydana gelir. Dolay ıs ıyla, bozuntuyu düşürmeyi ve/veya bası nç korunumunu art ırmayı amaçlayan ak ış kontrol yöntemleri hava al ığı tasar ımc ılarına çok büyük bir avantaj sağlayabilir. Bu tezde, s ın ır tabakas ı içindeki havayı emen yarı gömülü hava alı kları nda pasif ak ış kontrol yöntemi olarak kullan ılan girdap oluşturucuları n etkileri hesaplamalı ak ışkanlar dinamiği yöntemi ile ticari olarak temin edilebilen Fluent 14.0 yaz ıl ım ı kullan ılarak incelenmiştir. İncelemelerde kullanı lacak olan yöntem hakkı nda güven kazanmak ve türbülans modelini seçebilmek amac yla doğrulama çal ışmas ı açı k kaynaklarda ulaşılabilir deneysel veriler yard ımıyla gerçekleştirilmiştir. Doğrulama çal ışmas ı, girdap oluşturucular ın kullanıld ığı ve kullan lmad ığı durumlar ı içermektedir. Doğrulama çalışması sonucunda K-W SST türbülans modelinin, Spalart Allmaras ve Realizable K-E türbülans modellerine göre daha doğru sonuçlar verdiği görülmüştür. Çal ışmalarda temel al ınan hava al ığı geometrisi geleneksel tasarı m yaklaşımları ile tasarlanmıştır. Öncelikle bu hava al ığının performans değerleri akış kontrolü uygulanmadan elde edilmiş, sonras ında girdap oluşturucular ının hava al ığı performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Girdap oluşturucu takı mları n ın tasarı m değişkenleri lokal sı nı r tabakası kalı nl ığı na göreceli olarak değerlendirilen girdap oluşturucu yükseklikleri, girdap oluşturucuları n aç ısı , girdap oluşturucular ın say ıs ı yani araları ndaki yatay mesafe ve ayr ılma noktası ile girdap oluşturucu takı mı aras ndaki mesafe olarak alı nm ıştı r. Çalışmanın sonunda her bir parametrenin etkisi detaylı bir şekilde tartışılmıştır. En iyi girdap oluşturucu takımı toplam basınç bozuntusunda %80'lik bir iyileştirme sağlarken yalnızca %0.35'lik bir toplam basınç toparlama katsayısında azalmaya yol açmıştır. Ayrıca, kullanılan pasif akış kontrol yönteminin yalnızca tasarım koşulunda değil aynı zamanda uçuş zarfı boyunca görülebilecek hücum açısı aralığında da bozuntu katsayısını önemli şekilde aşağıya çekerek motorun sağlıklı çalışmasını güvence altına aldığı ve yalnızca önemsiz sayılabilecek ölçüde toplam basınç toparlama katsayısında düşmeye yol açtığı gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Submerged intake designs with high compactness provide lower radar cross sectional area, less noise, higher packaging e fficiency and lower drag compared to the conventional designs. However, in such an intake flow exposed to strong adverse pressure gradients both in streamwise and circumferential directions due to the centerline curvature and high di ffusion rate through the intake. Since, fl ow inside submerged intakes is very sensitive to the upcoming flow quality, it is very common to encounter with high total pressure distortion and low total pressure recovery inside boundary layer ingesting submerged intakes. Therefore, fl ow control methods used for reducing distortion and/or increasing pressure recovery can provide crucial advantageous to the intake designers. In this thesis, eff ect of vortex generators used as a passive fl ow control devices in a semi submerged boundary layer ingesting intake is computationally investigated with commercially available flow solver Fluent 14.0. In order to reach high confi dence about computational strategy and turbulence model selection, validation study is conducted with an available experimental data in the open literature for a serpentine intake with and without vortex generator application. Validation results indicate that K-W SST provide more accurate results compared to the computations obtained with Spalart Allmaras and Realizable K-E turbulence models. Base intake geometry developed for a flow control investigation is formed through the conventional design approaches. After computational investigation of performance of clean intake without flow control, e ffect of vortex generators on intake performance are investigated. Design variables of vortex generator sets are taken as vortex generator height relative to local boundary layer thickness, angle of incidence, number of vortex generators thus lateral spacing and distance between separation point and vortex generator set. E ffect of the each design variable on intake performance are discussed in detail at the end of the work. Best vortex generator set provide 80% reduction in total pressure distortion with only 0.35% reduction in total pressure recovery at design condition. Moreover it is shown that, passive fl ow control ensure suffi ciently uniform flow reaching engine face such that possibility of the engine surge totally eliminated with only negligible decrease in pressure recovery for not only design condition but also whole angle of attack range that mostly encountered in fl ight envelope.
Benzer Tezler
- A numerical investigation on passive flow controls of open cavities at transonic speeds
Açık kavitelerin pasif kontrolünün transonik akışlarda sayısal incelenmesi
OĞUZHAN DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK
DOÇ. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN
- 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
- Kürenin sınır tabakayla etkileşimiyle oluşan akış yapısı ve kontrolünün deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the flow structure and its control between boundary layer and sphere
ABDULKERİM OKBAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUAMMER ÖZGÖREN
- Boundary layer separation and control
Sınır tabaka ayrılması ve kontrolü
HEDİYE ATİK
Doktora
İngilizce
2002
Makine MühendisliğiLehıgh UnıversıtyMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JAMES DAVİD A. WALKER
- Ters basınç gradyanı altındaki türbülanslı sınır tabakanın aktif kontrolün deneysel ve sayısal incelenmesi
An experimental and numerical investigation of active control of an adverse pressure gradient turbulent boundary layer
ALTAN YÜCEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DUYGU ERDEM