In-flight icing simulation on engine nacelles
Hava alığı üzerinde uçuş esnasında buzlanma simülasyonu
- Tez No: 474980
- Danışmanlar: PROF. DR. SERKAN ÖZGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- 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
Uçuş esnasında uçak bileşenleri üzerinde meydana gelen buzlanma, aerodinamik performansın düşüşüne, kontrol kaybına, motor arızalarına ve ağırlık artışına neden olması sebebiyle uçuş emniyeti açısından büyük bir risk oluşturmaktadır. Uçuş emniyeti göz önünde bulundurulduğunda sertifikasyon konusu önemli bir yer teşkil eder. Bir hava aracının güvenli bir şekilde uçabileceğini gösterdiği buzlanma koşulları, FAA ve EASA gibi otoriteler tarafından belirlenir. Sertifikasyon gereksinimlerine uyum gösterimi açısından uçuş testleri, laboratuvar testleri ve sayısal simülasyon gibi metotlardan yararlanılır. Sertifikasyon ihtiyaçlarının yanı sıra, buzlanmayı önleyici/giderici sistemlerin tasarımı için de yüzey üzerinde oluşan buz kütlesi ve buzlanma limiti tahminlerine ihtiyaç duyulur. Bu çalışma, motor hava alığı geometrisi üzerinde buzlanma simülasyonu yapacak olan bir hesaplama aracı geliştirmeyi amaçlamaktadır. FORTRAN dilinde yazılmış olan kod dört ana modülden oluşur: panel metodu ile akış çözümü, Lagrange yaklaşımı ile damlacık yörünge ve birikme etkinliği hesaplamaları, ısı transferi katsayılarının hesaplanması için termodinamik analizler ve Genişletilmiş Messinger Modeli ile buz birikme hesaplamaları. Geliştirilen bu hesaplama aracı ile iki boyutlu kanat ve hava alığı geometrileri üzerinde buzlanma hesaplamaları yapılmıştır. Sonuçlar literatürde yer alan deneysel ve sayısal veriler ile doğrulanmıştır. Mevcut çalışmada elde edilen buz şekli tahminleri, toplanma etkinliği ve ısı transferi katsayıları sonuçları, kanat profili ve eksenel simetrik hava alığı geometrilerinde referans veriler ile çoğunlukla uyumludur. Ancak, eksenel simetrik olmayan hava alığı buzlanma sonuçları iki boyutlu yaklaşımın, buz şekli ve buzlanma limitleri göz önünde bulundurulduğunda yeterli doğrulukta sonuçlar vermediğini göstermiştir. Eksenel simetrik olmayan hava alığı geometrilerinde daha doğru buzlanma sonuçları elde etmek için uzun hesaplama süresine rağmen üç boyutlu bir yaklaşım tercih edilmelidir.
Özet (Çeviri)
In-flight ice accumulation on airframes may lead to great risks for flight safety due to aerodynamic performance degradation, loss of control, engine rollback and increase in weight. Certification concerns become an important topic when flight safety is considered. To prove that an aircraft can fly safely in certain icing conditions, authorities like FAA and EASA have defined meteorological conditions. Flight tests, laboratory tests and numerical simulations are the methods utilized to show compliance with icing related certification requirements. Besides certification purposes, design of an anti/de-icing systems requires predictions of accumulated ice mass on airframes and its impingement limits for given flight conditions. The present study aims to develop a computational tool for icing simulations on engine nacelles. The code is written in FORTRAN language and mainly consists of four modules: flow field solution with panel method, droplet trajectory and collection efficiency calculations using Lagrangian approach, thermodynamic analysis for heat transfer coefficient calculations and ice accretion model with Extended Messinger Model. Icing analyses on two-dimensional wing and engine intake geometries are performed with the developed tool. The results are validated with experimental and numerical data available in literature. Ice shape predictions, collection efficiency and heat transfer coefficient results obtained in the current study are mostly in good agreement with reference results for airfoil and axisymmetric engine intake cases. On the other hand, for non-axisymmetric engine intake geometries, two-dimensional approach is found insufficient when ice shape and impingement limit results are considered. In order to obtain more accurate ice shapes formed on non-axisymmetric engine intakes, three-dimensional approach is suggested despite higher CPU time.
Benzer Tezler
- Aircraft icing detection, identification and reconfigurable control based on Kalman filtering and neural networks
Kalman filtresi ve yapay sinir ağları ile uçak buzlanmalarının tespiti, teşhisi ve yeniden şekilllendirilebilir kontrol
RAHMİ AYKAN
Doktora
İngilizce
2005
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ÇİNGİZ HACIYEV
Y.DOÇ.DR. FİKRET ÇALIŞKAN
- Statör kanatçıklarına açılan kanallardan tahliye olan havanın kanatçığın firar kenarı yüzeyine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of the air, which is released from the holes drilled on stator vanes, on the vane trailing edge surface
TEVFİK CANER ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- Control system synthesis and flight simulation for fixed wing aircraft subjected to failure
Arızaya uğrayan sabit kanatlı havaaracı için kontrol sistemi geliştirilmesi ve uçuş benzetimi
ONUR DAŞKIRAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ŞERİF KAVSAOĞLU
- Alçalma ve tırmanma profilindeki verimsizliklerin uçuş verileri ve hızlı zamanlı simülasyon kullanılarak yakıt tüketimi ve emisyon üzerindeki etkilerinin analizi
Analysis of the impacts of descent and climb profile inefficiencies on fuel consumption and emissions using flight data and fast time simulation
HAKKI AKSOY
Doktora
Türkçe
2022
Havacılık ve Uzay MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiHava Trafik Kontrol Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZNUR USANMAZ
PROF. DR. ENİS TURHAN TURGUT
- Jet insansız hava aracı için model tabanlı tasarım yaklaşımı ile benzetim modelinin oluşturulması ve deneysel doğrulanması
Development and experimental verification of a simulation model for jet uav with model based design approach
HALUK ALTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN