Winglet design and analysis for low altitude solar powered uav
Düşük irtifa ve güneş enerjili iha için uç kanatçık tasarımı
- Tez No: 442226
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- 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
Hava araçlarının aerodinamik performanslarını artırmak için kanat optimizasyonu, kuyruk tipi ve gövde şekli gibi farklı alanlarda bir çok çalışma yapılmıştır. Aerodinamik performansı etkileyen en önemli faktörlerden biri de kanat ucunda oluşan indüklenmiş girdaplardır. Kanatçık, hava araçlarında kanat uçlarına takılan, küçük, açısal olarak dikey doğrultuda bükülmüş yapılardır. Kanat uçlarında oluşan girdapların zayıflatılması ve indüklenmiş sürüklenmenin oluşturduğu etkinin azaltılması için kullanılmaktadır. Aerodinamik performansı artırmak amacı ile bir çok kanatçık tasarlanmıştır. Bu çalışma Tübitak İnsansız Hava Aracı Sistemi (İHA)'nin dikdörtgen kanadı için bir uç kanatçık tasarım ve analizinden bahsetmektedir. Çalışmanın hedefi, farklı parametreler kullanarak bir eliptik kanatçık dizaynı oluşturmak ve bu dizaynların akışkanlar analizini yapmaktır. Ana hedef ise kanatçıksız kanat ile kanatçıklı kanadın aerodinamik performanslarını karşılaştırmak ve kanatçığın şeklini oluşturan parametreler, cant açısı, süpürme açısı, daralma oranı, toe açısı ve bükülme açısının kanatçık performansına etkisini araştırmaktır.Kanatçık tasarımları CATIA kullanılarak yapılmıştır. İlk olarak cant açısı, daralma oranı ve sürükleme açısı birbirleri ile 3 farklı kombinasyonda kullanılarak 27 farklı dizayn oluşturulmuştur. Bu dizanlar içerisinden en iyi L/D değerine sahip tasarım için toe ve bükülme açıları denenmiştir. Bu analizler içinden de en iyi L/D değerine sahip tasarım alınmış ve kanatçıksız kanat ile aerodinamik performansları açısından karşılaştırılmıştır. Toplamda 39 farklı model tasarlanmış ve analizlari yapılmıştır. Hesaplamalı akışkanlar analizleri ANSYS de yapılmıştır. Türbülans modeli olarak k-ω SST kullanılmıştır. 39 model için aerodinamik karakteristler, kaldırma katsayısı (CL), sürükleme katsayısı (CD), ve L/D karşılaştırılmıştır. Sürükleme ve kaldırma kuvvetini oluşturan viskoz ve basınç sürükleme ve kaldırma kuvvetlerinin kanatçıksız kanat ve kanatçıklı kanat üzerindeki etkileri karşılaştırılmıştır. Kanatçıkların hava aracının perdövites hızına etkisini incelemek için farklı açılar için de analizleri yapılmıştır. Bunun yanında farklı hızlarda da kanat ve kanatçık analizleri de yapılmıştır. Analizler sonucunda, kanatçıklı kanadın kanatçıksız kanada göre L/D değerinin %8.32 artttığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak TİHAS için önemli bir performans artışı elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
To improve the aerodynamic performance of aircraft, comprehensive studies have been carried out in different areas such as wing optimization, tail types and fuselage shape, etc… One of the most important factors affecting the aerodynamic performance of the aircraft is lift induced drag caused by wingtip vortices. Winglet is a device referred as a small, vertical and angled extension attached at aircraft wingtip. It is used to minimize strength of vortices and reduce the lift induced drag. Various types of winglets have been designed and investigated to enhance aerodynamic performances of aircraft. This thesis describes winglet design and analysis performed on rectangular wing of MH 114 airfoil for TÜBİTAK Unmanned Air Vehicle (UAV). The aim of this study is designing elliptical winglet and performing Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis for different winglet parameters. The main objective of this study is to compare aerodynamic characteristics of base wing and wing with winglet and investigate the performance of winglets shape in terms of different parameters such as cant angle, sweep angle, taper ratio, toe angle and twist angle.Winglet drawing is done in CATIA. In design algorithm, firstly, cant angle, sweep angle and taper ratio parameters are used in a triple combination with each other (27 models). Secondly, toe (6 models) and twist (6 models) parameters are applied to winglet separately which has the best L/D values in the first 27 models. Totally 39 different winglet models are investigated. The computational simulation was performed at low subsonic flow speed in ANSYS using finite volume approach. k-ω SST is used as a turbulence model. To compute the flow around the model, 3-D unstructured tetrahedral mesh is used. The aerodynamic characteristics of lift coefficient (CL), drag coefficient (CD) and lift to drag ratio (L/D) were compared for 39 different winglet models at cruise conditions and zero angle of attack (AOA). To investigate stall characteristic of clean wing and winglet (has best L/D ratio), they were compared at different AOA (-5° to 20°). Moreover, viscous and pressure effects of drag and lift force of clean and the best case configurations are compared and examined. A further point, at different velocities, clean wing and wing with winglet were analyzed in order to observe L/D change. Analysis showed that, elliptical winglet increased L/D value on the order of 8.32% compared to base wing. Hence, a significant improvement in aerodynamic performance is obtained for TİHAS.
Benzer Tezler
- Turaç insansız hava aracının aerodinamik tasarım, modelleme ve analizi
The aerodynamic desing, modelling and analysis of turac unmanned air vehicle
ASLIHAN VURUŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ADİL YÜKSELEN
- Winglet takılmış kanatlar etrafında sayısal ağ üretimi ve viskoz akış analizi
Başlık çevirisi yok
ORHAN KÜPÜŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUzay Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. RÜSTEM ASLAN
- Kanat-uçkanat etkileşiminin sayısal analizi
Numerical analysis of wing-winglet configuration
NURHAK ERBAŞ
- Kanatlı tip ısı değiştiricilerinde laminer akış şartlarında ısı transferi analizi
Analysis of heat transfer under laminar flow conditions in fin type heat exchangers
FATMA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM UZUN
- İç içe borulu ısı değiştirgeçlerinde girdap tip akış üreticisinin ısı transferine ve basınç düşüşüne etkisi
The Effect of vortex generator on heat transfer and pressure drop in concentric double tube heat exchangers
ZEKİ ARGUNHAN
Doktora
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CENGİZ YILDIZ