Uçak kanatlarında aerodinamik davranışın teorik ve deneysel incelenmesi
Theorical and experimental analysis of aerodynamic behaviour of the aircraft wings
Yazar: OSMAN MURAT BAYRAK
Danışman: PROF. DR. AYDIN DURMUŞ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kanat profilleri, üzerinde bulunduğu uçağın kullanım amacına uygun olarak tasarlanırlar. Bu yüzden kanat profillerinin tarihsel gelişimi süresince hem daha iyi uçuş performansına sahip kanat profilleri elde etmek hem de farklı uçuş koşullarına hizmet etmek amacıyla, temel geometrik parametreleri farklı çok sayıda kanat profili üretilmiştir. Bu çalışmada önce kanat profilleri hakkında temel bilgiler ve ardından son yıllarda yapılan bilimsel araştırmalar literatür araştırması başlığı altında verilmiştir. Daha sonra Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımlarından GAMBIT® ve FLUENT® kullanılarak; farklı kamburluk, farklı kalınlık ve farklı maksimum kamburluk noktasına sahip, slat ve flap mekanizmalarına sahip olmayan temel geometrideki 4 ve 5 dijitli 4 farklı NACA kanat profili ele alınmıştır. Bu profiller genelde rüzgar türbinleri, insansız hava araçları gibi düşük Re sayılarının etkin olduğu düşük hızlarda kullanılan kanat profilleridir. Bu profillerin geometrisine ait parametrelerin ve hız büyüklüğünün değişimi ile profiller üzerindeki hız ve basınç dağılımının nasıl değişmekte olduğu 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 derecelik 10 farklı hücum açısı için ayrı ayrı araştırılmıştır. Sayısal ve deneysel çalışmaların uyumluluğunu göstermesi açısından NACA 4418 kanat profili rüzgar tünelinde akış gözlem deneylerine tabii tutulmuş ve deneyler ile sayısal çözümler arasındaki iki-boyut ve üç-boyuttan dolayı meydana gelen farklılıklar gözlenmiştir. Yapılan çalışmada, kamburluğa sahip bir kanat profilinde hücum açısının 0 derece olması halinde kamburluğun geometrisine ve hıza bağlı olarak profil yüzeylerinde bir basınç farkının oluştuğu görülmüştür. Ayrıca hücum açısının artması ile düşük basınç bölgesinin küçülerek hücum kenarına doğru kaydığı ve literatürde belirtilen stol açılarına ulaştıkça profil üst yüzeyindeki akış ayrılmalarının ve ters akımların arttığı ve ters akım bölgesinin alan olarak da büyüdüğü görülmüştür.

Abstract:
The profile of a wing (airfoil), located on the aircraft should be designed in accordance with the intended use. Therefore, a large number of airfoils with different basic geometric parameters have been produced either to acquire airfoils that have better flight performances or to aid various flight conditions. In this study, firstly basic information regarding the geometry of the airfoils is given. Second of all, 4 different NACA wing profiles (4 and 5 digits) with different curvature, different location of curvature and different maximum curvature for different angles of attack which do not have slot and flap mechanisms have been investigated using a Computational Fluid Dynamics (CFD) softwares FLUENT® and GAMBIT®. The change of parameters regarding the profile geometry and magnitude of the velocity and the change of the distribution of velocity and pressure have been investigated separately for 10 different attack angles of 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18. And also a NACA 4418 airfoil tested in wind tunnel by fluid visualisation experiments for comparing the differencies 3-D solutions between 2-D CFD solutions. According to CFD analyze, examined that differential pressure occurred on an airfoil with a curvature depending on geometry of curvature and velocity in case that the attack angle is 0 degree. This means that even though the attack angle is 00; this may form a pressure difference. However, the low pressure region becomes smaller and moves to the leading edge and also back stream zones on the upper wing surface freshen and become bigger around stall angles determined in the literature when the attack angle increases.