Yarıklı bir E387 kanat profilinin aerodinamik karakteristiklerinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of aerodynamic characteristics of a slotted E387 airfoil
Yazar: SEYFETTİN KALAY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERHAN FIRAT
Munzur Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aerodinamik = Aerodynamics ; Akış denetimi = Flow control ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Hücum kenarı = Leading edge ; Kanat profili = Airfoil

Özet:
Çalışmada, yarıklı ve yarıksız (düz) E387 kanat profili etrafındaki üç-boyutlu akış sayısal olarak çalışılmıştır. Bu amaçla, tiraci bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) paket programının, Ansys Fluent (Ansys 2021 R1 Academic), öğrenci sürümü kullanılmıştır. Hem daimi hem daimi olmayan benzetimler gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın amacı, bir pasif akış kontrol yöntemi (yarık) kullanmanın bir düşük Reynolds sayılı kanat profilininin aerodinamik karakteristikleri (direnç katsayısı, kaldırma katsayısı, yunuslama momenti) üzerindeki etkilerini ortaya çıkarmaktır. Sayısal çalışma, vetere (c) dayalı Reynolds sayısının 200000 değerinde gerçekleştirilmiştir.
Tasarlanan yalnızca bir yarık geometrisi kullanılmıştır. Bu, Munzur Üniversitesi'ndeki hesaplama kaynaklarının ve gerekli yazılımın yoksunluğundan kaynaklanmaktadır. Çıkış yarığı ile hücum kenarı arasındaki boyutsuz mesafe a/c=0,005, giriş yarığı ile hücum kenarı arasındaki boyutsuz mesafe b/c=0,014, giriş yarığının veter çizgisine göre açısı 15°, çıkış yarığının veter çizgisine göre açısı 90° ve giriş yarığı genişliğinin çıkış yarığı genişliğine oranı 1,56'dır.
Düz kanat profiline kıyasla, mevcut yarıklı kanat yalnızca α=16° hücum açısında zaman-ortalamalı kaldırma katsayısını, , arttırmada kabiliyetlidir. Çıkış yarığında oluşturulan jet üst yüzeyde gelişen sınır tabaka ile etkileşime girmiştir. Bu da üst yüzeyden ayrılan kayma tabakalarının yeniden yarıklı kanat yüzeyine tutunmasına sebep olmuştur. Bu, kanat üst yüzeyindeki basınçta azalmaya ve artışa sebep olmuştur. Genel olarak, mevcut tasarımlı yarığa sahip kanat profili düz kanat profiline kıyasla kanat aerodinamik performansını, / ,  arttırmada daha az etkilidir.

Abstract:
In the study, the three-dimensional flow past E387 airfoil with and without slot (plain) was studied numerically. To this end, student version of a commercial computational fluid dynamics (CFD) package program, Ansys Fluent (Ansys 2021 R1 Academic), was used. Both steady and unsteady simulations were performed. The aim of the study is to reveal the effect of using a passive flow control method (i.e. slot) on the aerodynamic characteristics (drag coefficient, lift coefficient, pitching moment) of a low Reynolds number airfoil. The numerical study was performed at a Reynolds number of 200000 based on the chord of the airfoil.
Only one slot geometry designed was used. This results from a deficiency of computational sources and required software at Munzur University. The nondimensional distance between leading edge and the exit slot is a/c=0,005, the nondimensional distance between leading edge and the inlet slot is b/c=0,014, the angle of the inlet slot relative to the chordline is 15°, the angle of the outlet slot relative to the chordline is 90°, and the ratio of inlet slot width to outlet slot width is 1,56.
Compared to the plain airfoil, airfoil with present slot is only capable of increasing time-averaged lift coefficient, , at angle of incidence of α=16°. The jet flow generated at the exit slot interacted with boundary layer developed on the upper surface. This caused that separated shear layers from the upper surface reattached to upper surface of the slotted airfoil. This results in a decrease in the static pressure on the upper surface and an increase in the . Overall, the airfoil with the current design slot is less effective in increasing the airfoil performance, / , compared to the plain airfoil.