Düşük Reynolds sayılı akışlarda kanat üzerinde kararsız aerodinamiğin incelenmesi
Investigation of unstable aerodynamics over wing at low Reynolds number flows
Yazar: GÖKHAN ÖZKAN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR GENÇ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Düşük Reynolds (Re) sayılarında çalışan insansız hava araçları (İHA) ve mikro hava araçları (MHA), rüzgar türbinleri, kuşlar ve böcekler ile ilgili çalışmalar son yılarda hız kazanmıştır. Bu tez çalışmasında, rüzgar türbini ve mikro hava araçlarında kullanılan NACA4412 profilli en-boy oranı 1 olan (AR=1) kanadın düşük Reynolds sayılı (Re=25000, 50000 ve 75000) akışlarda 0°-45° arasında değişen hücum açıları için kararsız aerodinamiği farklı deneysel çalışmalar yardımıyla incelenmiştir. Kuvvet ölçüm deneyleri sonucunda, kanadın Re=25000, 50000 ve 75000 iken maksimum kaldırma katsayıları sırasıyla 1.19, 1.21, 1.24 ve tutunma kaybı açıları sırasıyla 39°, 38°, 37° olarak bulunmuştur. Duman ve yağ ile akış görselleştirme ve hız dağılımı deneyleri kanat üzerinde farklı düzlemlerde (z/s= +0.4, +0.2, +0.1, 0, -0.1, -0.2) yapılmış. Ayrıca, uç girdapların kanat üzerindeki kararsız akışa etkisi belirlenmiştir. Uç girdapları düşük hücum açılarında kanat uçlarında oluşup iz bölgesine doğru devam ederken hücum açısının artışı ile kanat üzerinde yatay olarak hareket etmekte ve kanat üzerindeki etkisi artmaktadır. Uç girdaplarının kanat gerisinde basınç değişimlerine sebep olması ve kanat üzerinde kanat açıklığı boyunca ilerlemesi ile düşük Re sayılarında kanat üzerinde oluşan ayrılma kabarcıklarını azalttığı ve tutunma kaybını geciktirdiği görülmüştür. Bunların yanında akışın daha kararlı olmasını sağladığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
The number of studies related to unmanned air vehicles (UAV), micro air vehicles (MAV), wind turbines, birds and insects which operate at low Reynolds (Re) numbers have rapidly increased, recently. In this thesis, unsteady aerodynamics of low Reynolds number flows (Re=25000, 50000 and 75000) on NACA4412 airfoil shaped wing which is mainly used in wind turbines and micro air vehicles and operates at low Reynolds numbers and has aspect ratio of 1 (AR=1) was investigated by means of numerous experimental analyses at various angles of attack changing from 0° to 45°. Due to the obtained force measurement results, maximum lift coefficients  and stall angles were determined as 1.19, 1.21, 1.24 and 39°, 38°, 37° for Re=25000, 50000 and 75000, respectively. Flow visualization with smoke-wire and oil, velocity distribution experiments were conducted at different planes (z/s= +0.4, +0.2, +0.1, 0, -0.1, -0.2) on the wing. Furthermore, the effects of tip vortices on the wing were determined. The tip vortices were observed at the tip of the wing at low angles of attack and developed through the wake region moved on the wing horizontally with increasing angle of attack and effect of these vortices on the wing increased. It was seen that the tip vortices caused to pressure differences in the wake region and moved to the spanwise direction and this situation led to decrease separation bubble, which is occurred at low Re numbers, and increase stall angle. Additionally, flow condition became steadier due to the tip vortices.