Çırpan kanatlı mikro hava araçlarının tasarımı için kanat aerodinamiğinin deneysel olarak (PIV-Particle Image Velocimetry) tekniğiyle incelenmesi

Download

TnpJeU16TT0.pdf

Date

2007

Author

Alemdaroğlu, Nafiz

Metadata

Show full item record

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Item Usage Stats

194
views

523
downloads

Bu raporda kanat çırpma hareketi havada asılı kalma (hover) durumu için incelenmiştir. Bu çalışmanın esas amacı kanat çırpma hareketinin aerodinamiğini anlamak, bu hareketin temel prensiplerini deneysel ve sayısal sonuçlar ile ortaya koymaktır. Günümüzde kanat çırpma hareketini kullanarak çalıştırılan mikro İnsansız Hava Araçları imal edilmektedir. Bu çalışmanın esas amaçlarından biri de kanat çırpma hareketinin Mikro İnsansız Hava araçlarına uygulanabilirliğini ortaya çıkarmaktadır. Araştırmamız hem sayısal hem de deneysel çalışmaları kapsamaktadır. Sayısal hesaplamalarda çırpan kanat etrafındaki akış sıkıştırılamaz ve laminer olarak kabul edilmiştir. Çırpan kanat etrafındaki akış çok düşük Reynolds sayısında olduğundan kanat kesitinin şekli (kalınlığı ve kamburluk dağılımı) hücum açısı gibi geometrik parametrelerin yanı sıra kanat çırpma hareketinin kinematiği de kanat üzerindeki aerodinamik kuvvet ve momentleri önemli ölçüde etkilemektedir. Ayrıca söz konusu geometrik parametreler ve çırpma hareketinin kinematiği kanat üzerindeki ve kanat iz bölgesindeki girdapların oluşma mekanizmalarını da önemli ölçüde etkilemektedir. Dahası oluşan girdap yapıları kanat üzerindeki aerodinamik kuvvet ve momentleri de önemli ölçüde etkilemektedir. Bu nedenle kanat etrafındaki akış alanının çok detaylı bir nümerik simülasyonu gerçekleştirilmiş ve söz konusu parametreler ile girdap oluşumlarının kanat çırpma hareketi üzerindeki aerodinamik etkileri araştırılmıştır. Böylece kanat çırpma hareketinin fiziği ve tüm aerodinamik mekanizmaları gerek direk sayısal simülasyon yöntemi gerekse PIV tekniği kullanılarak deneysel olarak incelenmiştir. Teorik ve sayısal çalışmalar kanat çırpma hareketi sırasında kanat etrafında oluşan akışın hem iki hem de üç boyutlu olması durumları için gerçekleştirilmiştir. Yanı hem iki hem de üç boyutlu akışlar çözülmüştür. Sayısal çalışmalarda iki farklı akış çözücüsü programı kullanılmıştır. Sayısal analiz aracı olarak kullanılan bu iki çözücüde de hareket edebilen ağ yapısı kullanılarak akış için Doğrudan Sayısal Simülasyon (Direct Numerical Simulation, DNS) yapılmıştır. Akış için kullanılan denklemler, laminer, Navier-Stokes denklemleridir. Hesaplamalar, çırpan hareketi 2 için belirlenen çırpma kinematikleri için, 101 - 103 Reynolds sayısı aralığında gerçekleştirilmiştir. Sayısal çözümler kanat profilleri ve değişik geometrik akış parametreleri için yapılmıştır..Kullanılan bütün kanat profillerinde veter uzunluğu 1 cm olarak alınmıştır. Elde edilen bu sayısal sonuçlar, proje kapsamında kurulan bir deney düzeneğinde, gerçekleştirilen iki ve üç boyutlu deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Deneysel analizler için Parçacıklı Hız Görüntüleme (PIV) tekniği kullanılmıştır. Çalışmada, değişik başlangıç hücum açıları için hem simetrik hem de kamburlu kanat profilleri kullanılmıştır. Sayısal ve deneysel çalışmaların karşılaştırılmaları Reynolds sayısı 1000 için yapılmıştır. Bu çalışmanın en önemli sonuçlarından birisi şüphesiz sayısal sonuçların deneysel sonuçlar ile doğrulanması olmuştur. Bu sayede bu çalışmada kullanılan sayısal metodun güvenilirliği gösterilmiş ve deneysel tekniklere alternatif olabilecekleri ispatlanmıştır.

URI

https://app.trdizin.gov.tr/publication/project/detail/TnpJeU16TT0
https://hdl.handle.net/11511/50459

Collections

Department of Aerospace Engineering, Project and Design

Suggestions

OpenMETU
Core

Unsteady Aerodynamic Calculations of Flapping Wing Motion Akay, Büşra; Alemdaroğlu, Hüseyin Nafiz; Department of Aerospace Engineering (2007) The present thesis aims at shedding some light for future applications of μAVs by investigating the hovering mode of flight by flapping motion. In this study, a detailed numerical investigation is performed to investigate the effect of some geometrical parameters, such as the airfoil profile shapes, thickness and camber distributions and as well as the flapping motion kinematics on the aerodynamic force coefficients and vortex formation mechanisms at low Reynolds number. The numerical analysis tool is a DNS...
Experimental investigation of 3D flow field around a Flapping wing making figure-of-eight motion in hover Using PIV technique Ersöz, İrem; Alemdaroğlu, Hüseyin Nafiz; Department of Aerospace Engineering (2014) This thesis presents the results of experimental investigation of vortex formation around a three dimensional flapping wing making figure-of-eight motion in hovering flight at low Reynolds numbers. These results are compared with those obtained from previous computational and experimental studies of the same flapping motions. Analysis of vortex formations around the three dimensional flapping wing and the investigations of the effect of different parameters such as the amplitude of motion in y direction and...
Low reynolds number aerodynamics of flapping airfoils in hover and forward flight Günaydınoğlu, Erkan; Kurtuluş, Dilek Funda; Department of Aerospace Engineering (2010) The scope of the thesis is to numerically investigate the aerodynamics of flapping airfoils in hover and forward flight. The flowfields around flapping airfoils are computed by solving the governing equations on moving and/or deforming grids. The effects of Reynolds number, reduced frequency and airfoil geometry on unsteady aerodynamics of flapping airfoils undergoing pure plunge and combined pitch-plunge motions in forward flight are investigated. It is observed that dynamic stall of the airfoil is the mai...
Numerical and experimantal analysis of flapping motion Sarıgöl, Ebru; Alemdaroğlu, Hüseyin Nafiz; Department of Aerospace Engineering (2007) The aerodynamics of two-dimensional and three-dimensional flapping motion in hover is analyzed in incompressible, laminar flow at low Reynolds number regime. The aim of this study is to understand the physics and the underlying mechanisms of the flapping motion using both numerical tools (Direct Numerical Simulation) and experimental tools (Particle Image Velocimetry PIV technique). Numerical analyses cover both two-dimensional and three-dimensional configurations for different parameters using two differen...
Adaptive control of guided missiles Tiryaki Kutluay, Kadriye; Yavrucuk, İlkay; Department of Aerospace Engineering (2011) This thesis presents applications and an analysis of various adaptive control augmentation schemes to various baseline flight control systems of an air to ground guided missile. The missile model used in this research has aerodynamic control surfaces on its tail section. The missile is desired to make skid to turn maneuvers by following acceleration commands in the pitch and yaw axis, and by keeping zero roll attitude. First, a linear quadratic regulator baseline autopilot is designed for the control of the...

Citation Formats

N. Alemdaroğlu, “Çırpan kanatlı mikro hava araçlarının tasarımı için kanat aerodinamiğinin deneysel olarak (PIV-Particle Image Velocimetry) tekniğiyle incelenmesi,” 2007. Accessed: 00, 2020. [Online]. Available: https://app.trdizin.gov.tr/publication/project/detail/TnpJeU16TT0.