Farklı profillerden meydana gelen bir kanat modelinde açıklık oranının aerodinamik performansa ve akış ayrılmalarına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of aspect ratio on aerodynamic performance and flow separation on a wing model composed of different profiles
Yazar: ABDULHALİM AŞKAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELİM TANGÖZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Bu çalışmada 4 farklı profilden oluşan Boeing 737-Klasik uçağına ait kanadın açıklık oranı (AR) değiştirilerek elde edilen 8 kanadın aerodinamik kuvvetleri ve akış davranışları -4° ile 28° hücum açısı aralığında ve dört farklı Reynolds sayısında (Re=0.5x105, 1x105, 1.5x105 ve 2x105) incelenmiş ve kanat açıklık oranının kanat üzerine gelen aerodinamik kuvvetler ve kanat etrafındaki akış davranışları üzerindeki etkisi görülmek istenmiştir. Sayısal ve
deneysel olarak yapılan bu çalışma da AR ve Re sayısının değeri arttıkça kanat performansını belirleyen CL ve CL/CD gibi parametrelerde artış görülürken CD'nin ise azaldığı görülmüştür. Ayrıca açıklık oranı arttıkça kanat performansları birbirine oldukça yaklaşmış ve AR=10,32 ile AR=11.12 kanatları arasında performans bakımından incelenen Reynolds sayısı aralığında neredeyse hiç fark görülmemiştir. En yüksek CL/CD değeri 2x105
Reynolds sayısında ve AR=11.12 açıklık oranına sahip kanatta görülürken en düşük CL/CD değeri 0.5x105 Reynolds sayısında ve AR=5.56 kanadında görülmüştür. Tüm kanatlarda CL değeri 16°'ye kadar lineer olarak artarken bu açının üzerinde artış hızının azaldığı ve 20° ile 28° hücum açısı aralığında neredeyse durağan bir eğilim izlemiştir.
8°'ye kadar kanat üzerindeki akış laminer iken, 12°'de havanın türübülanslı akışa geçiş yaptığı ve 12°'den sonra türbülanslı havanın giderek arttığı gözlemlenmiştir. 20°'de kanat üzerinde bir laminer ayrılma kabarcığı oluştuğundan kanatlarda tutunma kaybı meydana gelmiştir. 20°'nin üzerinde hücum açısı arttıkça ayrılma kabarcığının boyutsal ve yoğunluk olarak arttığı gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Düşük Reynolds sayısı, Açıklık oranı, Laminer ayrılma kabarcığı

Abstract:
In this study, aerodynamic forces and flow behaviors of 8 wings obtained by changing the aspect ratio (AR) of the wing belonging to Boeing 737-Classic aircraft consisting of 4 different profiles are examined. The studies were made in the range of -4° to 28° angle of attack and in four different Reynolds numbers (Re=0.5x105, 1x105, 1.5x105 and 2x105). In this thesis, it is desired to see the effect of the wing aspect ratio on the aerodynamic forces and on the flow behavior around the wing. In this numerical and experimental study, it is seen that as the AR and the Re numbers increases, the parameters, which determine the wing performance such as CL and CL/CD are increased while the CD is decreasing. In addition, as the aspect ratio increases, the wing performances are close to each other and there is almost no difference in terms of aerodynamic performance between AR = 10.32 and AR = 11.12 wings in Reynolds numbers range.The highest CL/CD value was found in the wing with 2x105 Reynolds number and AR=11.12 aspect ratio, while the lowest CL/CD value was found at 0.5x105 Reynolds number and AR=5.56 wings. In all wings, while the CL value increased linearly up to 16°, a decreasing rate of increase was seen over this angle and a nearly stationary trend in the range of 20 ° to 28 ° attack angle was observed. It has been observed that the flow over the wing up to 8° is laminer, while at 12° the air passes through the turbulent flow and the turbulent air gradually increases after 12°. At 20°, on the wing surface, a laminer separation bubble was formed, causing stall on the wings. It has been observed that as the angle of attack increases above 20°, the separation bubble increases in size and intensity.

Keywords: Low Reynolds number, Aspect ratio, Laminer separation bubble