Gurney flap yapısının kanat aerodinamik karakteristiğine etkisinin incelemesi
Evaluation effect of Gurney flap structure on airfoil aerodynamic characteristics
Yazar: CUMALİ KILIÇ
Danışman: DOÇ. DR. CUMA KARAKUŞ
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aerodinamik = Aerodynamics ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Kanat = Wing ; Türbülans modelleri = Turbulence models

Özet:
Bu tez çalışmasında, Gurney flap yapısının kanat aerodinamik karakteristiğine etkisinin incelenmesi gerçekleştirilmiştir. Kanat profili olarak çeşitli kullanım alanlarına sahip ve simetrik bir kanat profili olana NACA 0012 kanat profili kullanılmıştır. Çalışma bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) programı aracılığı ile sayısal olarak gerçekleştirilmiştir. Kanat veter uzunluğunun 1m olarak alındığı çalışmada, veter uzunluğuna bağlı olarak Reynolds sayısı 1×〖10〗^6 olarak alınmıştır. Analizlerde akışkan olarak hava kullanılmıştır. Çalışma içerinde Reynolds sayısı sabit parametre olarak kabul edilmiş, Gurney flap açısı, hücum açısı, Gurney flap geometrisi ve türbülans modeli değişken parametre olarak kabul edilmiştir. Türbülans modeli olarak havacılıkta sıklıkla kullanılan Spalart-Allmaras (S-A) türbülans modeli ve Shear StressTransport (SST) k-ω türbülans modeli kullanılmış, model verileri literatürde bulunan veriler ile karşılaştırılmasında SST k-ω modelin literatür verileri ile korelasyon katsayısı 0,975 çıkmıştır. S-A model verilerinin literatür verileri ile korelasyon katsayısı 0,961 olmuştur. Bu durumda SST k-ω modelinin, daha doğru sonuçlar verdiği sonucuna ulaşılmıştır. Kullanılan Gurney flap açıları arasında 90°'lik açının optimum sonuç verdiği ve bu durumun literatür ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Optimum flap açısı olarak belirlenen 90°'lik Gurney flap açısısında hücum açısının 3°, 6°, 9°, 12°, 15°, 18° değerlerinde sırasıyla %90; %50,27; %36,03; %27,04; %18,36; %6,39 değerlerinde artış gözlemlenmiştir. Yarım Gurney flap yapsının 90°'lik Gurney flap yapısının yerine kullanılmasıyla birlikte hücum açısının 3°, 6°, 9°, 12°, 15°, 18° değerlerinde sırasıyla %15,92; %7,38; %5,33; %4,44; %4,39; %2,83; %6,715 artış gözlemlenmiştir. Yarım Gurney flap ile 90°'lik tekli Gurney flap yapısı aerodinamik verimleri karşılaştırıldığında en yüksek artış hücum açısının 0°'de %11,11 değerinde gerçekleşmiştir. Gurney flap geometrisinin incelenmesinde yarım Gurney flap yapısının aerodinamik karakteristiğinin, klasik Gurney flap yapısına benzer olduğu ve bu nedenle yarım Gurney flap yapısının kullanılmasının uygulamalarda ağırlık faktörü açısından daha avantajlı olacağı sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this thesis, the effect of the Gurney flap Structure on airfoil aerodynamic characteristics is examined. NACA 0012 airfoil profile which has various usage areas and is a symmetrical airfoil, is used. The study is occurred numerically by the Computational Fluid Dynamic program. In the Study where airfoil chord Lenght is equaled to 1m, Reynolds number depends on chord lenght and Re=1×〖10〗^6. Air is chosen for Fluid in analyses. Reynolds number is a constant parameter in this study. Gurney flap angle, angle of attack, the geometry of Gurney flap, and turbulence model are variable parameters in the study. Spalart-Allmaras (S-A) and Shear Stress Transport (SST) k-ω turbulence Models which are used often in aeronautics applications are used as turbulence Models. Data of turbulence Models are compared with data of literature and data of SST k-ω turbulence model has 0,975 correlation coefficient with data of literature. S-A turbulence model data has a 0,961 correlation coefficient with literature. When correlation coefficients of two turbulence models are considered, there is inferred as the SST k-ω turbulence Model has truer results. The Gurney flap angle which is used in the study is optimum when it is equaled to 90° and this situation corresponds to previous studies. When Gurney flap angle is equaled to 90° which is determined as optimum flap angle, there are increments as 90%; 50,27%; 36,03%; 27,04%; 18,36%; 6,39% at angle of attack as, 3°, 6°, 9°, 12°, 15°, 18°, respectively. Using half Gurney flap Structure instead of 90° Gurney flap is observed increments as %15,92; %7,38; %5,33; %4,44; %4,39; %2,83; %6,715 at angle of attack as 3°, 6°, 9°, 12°, 15°, 18° respectively. When the aerodynamic efficiency of half Gurney flap and 90° Single Gurney flap are compared, the highest increase is observed as 11.11% at angle of attack of 0°. In the examination of Gurney flap geometry, half Gurney flap structure has similar classic Gurney flap aerodynamic characteristics so there is an inferred that using half Gurney flap Structure is more advantage than using classic Gurney flap structure in regards to weight in an application