HAD kullanarak kanatçık dizaynı ve optimizasyonu
Winglet design and optimization by using CFD
Yazar: ENES GÜNALTILI
Danışman: PROF. DR. ZEKERİYA ALTAÇ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada günümüzde teknoloji gelişimi açısından önemli bir konu haline gelerek arama kurtarma, ilk yardım, savaş sektörü, araştırma sektörü, doğal kaynak gözlem sektörü, yangın tespit sektörü, taşımacılık sektörü ve güvenlik sektörü başta olmak üzere birçok alanda yaygın olarak kullanılmaya başlayan insansız hava araçlarının verimlilik açısından en önemli kısmı olan kanat ve kanatçık kısmının dizaynı yapılmıştır. 

        Çalışma kapsamında, NASA tarafından üretilen Onera M6 uçağının kanat sistemi, halihazırda deney analiz sonuçlarının da olması nedeniyle tercih edilerek, kurulan analiz ve mesh sisteminin doğruluğunun ve güvenilirliğinin belirlenmesi için kullanılmıştır. Yöntem olarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) vasıtasıyla bilgisayar destekli analiz, tasarım ve simülasyon tekniklerinden yararlanılmıştır. Onera M6 uçağının yapılan deneyiyle aynı analiz ve simülasyon ortamı kurularak deney sonuçlarıyla karşılaştırma yapılmıştır. Sonrasında ise Onera M6 kanadı üretim ve uçuş güvenliğine uygunlaştırılmak amacıyla modifiye edilmiştir. Modifiye edilen bu kanat sisteminin tekrar analizi yapılarak sonuçlar elde edildikten sonra bu kanat sistemi için kanatçık tasarımı yapılarak sisteme eklendikten sonra ayrı ayrı bütün kanat-kanatçık sisteminin analizi yapılmıştır.

        Sonuç olarak, NASA tarafından paylaşılan kanat sistemi deney sonuçları ile özel olarak ayarlanan bilgisayar destekli mesh ve analiz sistemi sonuçları kanadın 4 faklı kesitinde incelendiğinde sonuçların birbirine oldukça yakın çıktığı görülerek mesh ve analiz sisteminin doğruluğu belirlenmiştir. Sonrasında aynı mesh sistemiyle modifiye edilmiş Onera M6 kanadı ve üzerine tasarlanan farklı cant ve ok açılarındaki kanatçık sistemlerinin analizleri sonucunda verimlilik hesabı yapılmıştır. Analiz sonucunda yaklaşık %16.96'lık verimle 30° cant açısı 45° ok açısı ve 0.2'lik koniklik oranına sahip sistem en verimli yapı olarak bulunmuştur. Elde edilen %16,96'lık verim havacılık açısından önemli olduğundan kanatçık sisteminin verimliliği gösterilmiştir.


Anahtar Kelimeler: Kanatçık, NASA, Havacılık, Onera M6, HAD, Cant Açısı, Ok Açısı, Verimlilik

Abstract:
In this study, main subject is a design of a wing and winglet part of unmanned aerial vehicles, which is the most important part in terms of efficiency. This subject have become an important issue in terms of technology development and which have been widely used in many areas such as search and rescue, first aid, war sector, research sector, natural resource observation sector, fire detection sector, the transportation sector, and security sector. 

	Within the scope of this study, the wing system of the Onera M6 aircraft manufactured by NASA was used to verify the analysis and the mesh system in terms of accuracy and reliability. Computer-aided analysis, design, and simulation techniques were used as a method with the help of computational fluid dynamics (CFD). The same analysis and simulation environment was established with the experiment of Onera M6 aircraft and compared with the experimental results. After that, Onera M6 wing was modified to accommodate production and flight safety. After the analysis of this modified wing system, the results were obtained for all wing-winglet system by using separate analysis.

	As a result, the results of the computer-aided mesh and analysis system compared with the NASA experimental results were analyzed in 4 different sections of the wing and the results were consistent with the experiments. It verifies the mesh and analysis system accuracy and reliability. After that, the same mesh system with the modified Onera M6 wing with winglet designs, which have different cant and sweep angles analyzed for efficiency. As a result of the analysis, the system having the 30 ° cant angle with 45 ° sweep angle and 0.2 taper ratio was found to be the most efficient structure with approximately 16.96% efficiency. The efficiency of the winglet system was found to be 16.96%, which is important for the aviation sector.


Keywords: Winglet, NASA, Aviation, Onera M6, HAD, Cant Angle, Sweep angle, Efficiency