İnsansız hava araçlarının kontrolüne yönelik olarak sentetik jet kullanımının kanat üzerindeki akışa etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of synthetic jet use on wing flow for control of unmanned aircraft
Yazar: VELİ AŞICI
Danışman: PROF. DR. ATİLLA BIYIKOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Uçak kanatları = Aircraft wings

Özet:
Bu çalışmada, bir insansız hava aracına ait salınımlı ve sabit NACA 0012 kanat profili üzerine yerleştirilen sentetik jet uygulaması ile aerodinamik katsayılar, akış karakteristikleri ve kanat kararlılığı hesaplamalı akışkanlar dinamiği kodu kullanılarak incelenmiştir. Akış analizleri, sonlu hacimler yöntemi kullanan zamana bağlı Navier-Stokes çözücü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kanat üzerindeki akış, 5x105 Reynolds sayısında, k-ω SST türbülans modeli kullanılarak incelenmiştir. Sentetik jet, kanat hücum kenarından %2,5 kiriş boyu uzaklıkta kanat yüzeyi üzerine yerleştirilmiştir. Jet geometrisi, genişliği %0,5 kiriş boyunda ve derinliği %1,0 kiriş boyunda olacak şekilde kanat yüzeyi üzerinde oluşturulmuştur. Akış denklemlerinin zamana bağlı çözümü, çözüm süresini kısaltmak amacıyla, zamandan bağımsız çözümlerin başlangıç şartı olarak kullanılması ile elde edilmiştir. Analizlerde boyutsuz sentetik jet hızı ve sentetik jet frekansı parametrik olarak incelenmiştir. Bu parametrelerin kaldırma katsayısı, sürüklenme katsayısı, moment katsayısına etkileri ve bu değerlerin salınımları incelenerek en iyi parametre aralıkları elde edilmiştir. Bu çalışmada incelenen parametre aralıklarındaki en etkili boyutsuz jet frekansı değeri ve en etkili boyutsuz jet hız değeri 2,0 olarak elde edilmiştir. Jet hızının, 2,0-4,0 aralığında, salınım frekansının etkisi altında kaldığı ortaya çıkmıştır. En etkili indirgenmiş salınım frekansının 1,0 olduğu tespit edilmiştir. En yüksek kaldırma katsayısı, jet frekans değerinin 2, Jet genliğinin 0,5 ve kanat indirgenmiş salınımının 1 olduğu durumda elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, aerodynamic coefficients, flow characteristics and wing stability are investigated by using computational fluid dynamics code with synthetic jet application placed on oscillating and fixed NACA 0012 wing profile of an unmanned air vehicle. Flow analyzes were performed using the time-dependent Navier-Stokes solvent using the finite volumes method. Flow over airfoil was investigated at Reynolds number of 5x105 and k-ω SST turbulence model. Synthetic jet was placed on the surface of wing at a distance of 2.5 % chord length away from the leading edge. The geometry of the jet was created on the surface of the wing at a width of 0.5% chord length and depth of 1.0 % chord length. Time dependent solutions of the flow equations were obtained using time independent solutions as initial condition to shorten the solution time. In the analyses, the dimensionless synthetic jet velocity and dimensionless synthetic jet frequency were examined parametrically. The effect of jet parameters on the lift coefficient, drag coefficient and moment coefficient, and the oscillations of these parameters were examined and the best parameter ranges were determined. The most effective dimensionless jet frequency value and the most effective dimensionless jet speed were obtained as 2.0 in the range of parameters investigated. Jet speed was found to be under the influence of jet frequency in the range of jet velocities of 2 and 4. The value of the most effective reduced oscillation frequency was determined as 1.0. The highest lift coefficient was obtained at the value of jet frequency of 2, jet amplitude of 0.5 and the reduced frequency of the oscillating wing of 1.