Multi-fidelity Models and Methods for Flutter Analysis and Optimization
Flutter Analizi ve Optimizasyonu için Çoklu Doğrulukta Modeller ve Yöntemler
- Tez No: 941664
- Danışmanlar: PROF. DR. SERGİO RİCCİ, PROF. GİAMPİERO BİNDOLİNO, DR. FRANCESCO TOFFOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD), Tasarım optimizasyonu, Çoklu disiplin, Ön tasarım, Computational fluid dynamics (HAD), Design optimization, Multi disciplinary, Preliminary design
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Polıtecnıco Dı Mılano
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Uçağın titreşim kararsızlığını (flutter) ön tasarım aşamasında değerlendirmek, farklı akış rejimlerini dikkate alan aerodinamik modellerin kullanılması ve uygun optimizasyon algoritmalarının seçilmesini gerektirir; çünkü her ikisi de boyutlandırma sonuçlarını önemli ölçüde etkiler. Bu çalışma, farklı aerodinamik modelleme yaklaşımlarının NeoCASS çerçevesine entegrasyonunu ve NeOPT içinde uygulanan iki optimizasyon algoritmasının titreşim hızı tahminleri ile yapısal boyutlandırma sonuçları üzerindeki etkisini incelemektedir. Aerodinamik modelleme, mevcut Çift Katmanlı Yöntem (Doublet Lattice Method - DLM) Çözücüsüne ek olarak Genel Aerodinamik Kuvvet (Generalized Aerodynamic Force - GAF) matrisinin değiştirilmesiyle geliştirilmiştir. Ayrıca, Morino'nun formülasyonuna dayanan 3D panel yöntemi ALIS ve sıkıştırılabilir Euler çözücüsü SU2 kullanılarak ek aerodinamik veriler elde edilmiştir. Optimizasyon tarafında ise NeOPT'a Genetik Algoritma (GA) eklenmiş ve mevcut Ardışık Kuadratik Programlama (SQP) yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Doğrulama, AGARD445.6 kanat modeli kullanılarak yapılmış ve titreşim sonuçları deneysel ve sayısal literatür verileriyle karşılaştırılmıştır. Daha karmaşık bir konfigürasyon olarak, U- HARWARD projesi kapsamında geliştirilen, 15'lik bir en-boy oranına sahip Yüksek En Boy Oranlı Kanat (High Aspect Ratio Wing - HARW) test yatağı olarak hazırlanmıştır. Bu model için hem DLM hem ALIS aerodinamik modelleri ve SQP ile GA optimizasyon algoritmaları kullanılarak titreşim optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, titreşim optimizasyonu için yeni bir kısıtsız (unconstrained) formülasyon önerilmiş ve uygulanmıştır. Sonuçlar, kullanılan aerodinamik model ve optimizasyon stratejisinin titreşim tahminleri ile optimize edilmiş yapısal konfigürasyonları önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir; bu da erken aşama aeroelastik tasarım için değerli bilgiler sunmaktadır. Her aerodinamik model için titreşim (flutter) sonuçları literatür ve test referansları ile iyi bir uyum göstermektedir. Mach 0.6'nın ötesinde, potansiyel teoriler muhafazakar sonuçlar verir hale gelmekte ve bu nedenle Euler çözücüsü, transonik rejimde tek güvenilir araç olmaktadır. Yeni formülasyon her iki algoritma ile de iyi performans sergilemiştir ancak en iyi sonuçlar ALIS aerodinamiği ile Genetik Algoritma (GA) kullanılarak elde edilmiştir. Bununla birlikte, yöntem ve algoritma seçimi çeşitli ödünleşmeler (trade-off) içermekte olup, gelecek nesil uçak tasarımlarında en uygun yaklaşım literatürde hâlâ açık bir soru olarak kalmakta ve araştırılması gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
Evaluating aircraft flutter instability in preliminary design requires different aerodynamic models for various flow regimes and selecting appropriate optimization algorithms, as both impact sizing results. This study examines integrating different aerodynamic models into the NeoCASS suite and two optimization algorithms into NeOPT to understand their effects on flutter speed and sizing results. In this study, aerodynamic models are modified by adjusting the Generalized Aerodynamic Force (GAF) matrix, in addition to using the existing DLM solver. This is done using ALIS, a 3D panel code based on Morino's formulation, and SU2, an Euler solver. The Genetic Algorithm (GA) is also implemented in NeOPT alongside the existing Sequential Quadratic Programming (SQP) algorithm. Test cases include the AGARD445.6 wing model for comparing flutter results with literature and experimental data. A more complex model from the U-HARWARD project, featuring a High Aspect Ratio Wing (HARW) with an aspect ratio of 15, is prepared. Flutter optimization for this model is performed using DLM and ALIS aerodynamics with SQP and GA algorithms. A new formulation for unconstrained flutter optimization is also proposed and applied. For each aerodynamic model, flutter results align well with literature and test references. Beyond Mach 0.6, potential theories become conservative, making the Euler solver the only reliable tool in the transonic regime. While the new formulation performed well with each algorithm, the best results are achieved using GA with ALIS aerodynamics. However, selecting methods and algorithms involves trade-offs, and the optimal approach for designing next-generation aircraft remains an open question in the literature to be studied.
Benzer Tezler
- Çoklu amaçların çözümlemesinde amaç programlaması ile genelleştirilmiş ters yaklaşımı ve yem sanayiinde bir uygulama
Goal programming and generalieed inverse approaches in the multi-objective analysis and application in feed industry
HASAN BAL
- Oditoryumlarda akustik önlemler ve çoklu kullanım
Accoustical precautions and milti purpose usage of auditorums
ÇİĞDEM YÜCEL
- Toprak ve tarım reformu uygulamasında öncelikli köylerin tesbitine ilişkin bir yöntem uygulaması
Başlık çevirisi yok
SABİR ATASEVER
- Kalkınmada öncelikli yörelerde görev yapan vali-kaymakam il ve ilçe Milli Eğitim Gençlik ve Spor Müdürlerinin ilköğretim yönetiminde karşılaştıkları güçlükler
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA YALÇINKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Eğitim ve ÖğretimGazi ÜniversitesiEğitim Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞEGÜL ATAMAN
- Çok bileşenli distilasyon sistemlerinin optimal dizilişinin sentezi
Synthesis of optimum sequencing of multicomponent distillatron systems
İRFAN AR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
KimyaGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET BİÇER