Kanat üzerinde dağıtılmış itkinin aerodinamik etkisinin sayısal incelenmesi
Numerical investigation of the aerodynamic effect of distributed propulsion on the wing
Yazar: SAFA DUMANLI
Danışman: DOÇ. DR. NUREDDİN DİNLER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Aerodinamik özellikler = Aerodynamic properties

Özet:
Bu tez çalışmasında, dağıtılmış itki sistemlerinin aerodinamik etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Dağıtılmış itki, hava araçlarında itki kuvvetinin tek bir merkezden değil, birçok noktadan birden fazla rotor ile sağlanmasıdır. Bu yaklaşım, geleneksel merkezcil itki sistemlerine kıyasla daha yüksek performans ve enerji verimliliği sağlamayı amaçlar. Çalışmada, "Bıçak Eleman Momentum Teorisi" (BEM) teorisine dayalı bir kod geliştirilmiş ve bu kod açık kaynaklı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) çözücüsü olan SU2 yazılımına entegre edilmiştir. Geliştirilen BEM kodu, çeşitli rotor konfigürasyonları üzerinde yapılan deneysel testlerle doğrulanmış ve dağıtılmış itki sistemlerinin farklı uçuş senaryoları altındaki aerodinamik katsayılar üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Çalışma, dağıtılmış itki sistemlerinin itki ve rotor gücü arasındaki ilişkileri inceleyerek, bu sistemlerin aerodinamik performansını ve enerji verimliliğini artırma potansiyelini ortaya koymuştur. Araştırma ayrıca, yenilikçi bir hava aracı konsepti olarak dağıtılmış itkinin avantajlarını ve pazardaki tercih edilebilirliğini incelemiş ve bu bulguları nümerik analizlerle desteklemiştir. Sonuç olarak, dağıtılmış itki sistemlerinin havacılık endüstrisinde enerji verimliliği ve performans hedeflerine ulaşmada kritik bir role sahip olduğu ve bu alandaki gelecekteki araştırmalar için önemli bir temel sunduğu gösterilmiştir.

Abstract:
This thesis investigates the aerodynamic effects of distributed propulsion systems. Distributed propulsion means that the thrust force in an aircraft is provided not from a single center, but from multiple points. This approach aims to provide higher performance and energy efficiency compared to traditional centralized propulsion systems. In this study, a code called "Blade Element Momentum Theory" (BEM) was developed and integrated into the open-source Computational Fluid Dynamics (CFD) solver SU2. The developed BEM code was validated through experimental tests on various rotor configurations, and the effects of distributed propulsion systems on aerodynamic coefficients under different flight conditions were analyzed in detail. The study examined the relationships between thrust and rotor power in distributed propulsion systems, revealing their potential to enhance aerodynamic performance and energy efficiency. The research also explored the advantages and market viability of distributed propulsion as an innovative aircraft concept, supported by numerical analyses. In conclusion, it was shown that distributed propulsion systems play a critical role in achieving energy efficiency and performance goals in the aviation industry, providing an important foundation for future research in this field.