Çekici römorke etki eden aerodinamik kuvvetler üzerine doğadan esinlenerek geliştirilen pasif akış kontrol parçalarının etkilerinin incelenmesi
The investigation of the effects of passive flow control devices improved by bio-inspi̇red on aerodynamic drag force for truck trailer
Yazar: TUĞÇE MERVE KESAT
Danışman: DOÇ. MUSTAFA SARIOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, bir çekici römork araca, doğadan esinlenilerek geliştirilen pasif akış kontrol ekipmanlarının eklenmesi ile aracın aerodinamik özelliklerinin değişimi incelenmiştir. Üç farklı bölge için çeşitli pasif akış kontrol ekipmanları geliştirilmiştir. Pasif akış kontrol ekipmanlarından biri olan rüzgârlık tasarımları, kanarya geometrisinden esinlenilen dört farklı tasarım olmuştur. İkinci pasif akış kontrol ekipmanları Römorkun üst kısmı için tasarlanan, NACA 0009, NACA 0012 ve NACA 0015 yarım uçak kanadı geometrilerinden geliştirilen üç farklı tasarımdan meydana gelmiştir. Sonuncu tasarımlar ise; düz, sinüzoidal, üçgen ve kare geometrilere, 15, 20, 25 ve 30 mm uzunluğa ve 13 °, 25 ° ve 30 ° açılara sahip 48 farklı konik kuyruk tasarımlarından oluşmuştur. Çalışmada çekici römorkun temel ve kombinasyonlarının yük hücresi yardımıyla sürükleme kuvveti ölçümleri rüzgâr tünelinde yapılarak kıyaslanmıştır. Reynolds sayısının bağımsızlığı 1.6x10^5-6.5x10^5 aralığında sağlanarak tüm deneyler 5.6x105 Reynolds sayısında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca en iyi aerodinamik iyileştirmeyi oluşturan kombinasyon için duman-tel akış görüntülemesi yapılmış ve akış görüntüleme deneyleri Re=2.4x105 gerçekleştirilmiştir. Çekici römork araca önerilen Rüzgârlık ilave edildiğinde sürüklemede maksimum % 17.8'lik azalma meydana gelmektedir. Bu etki Rüzgârlık tasarımına ek olarak yarım NACA uçak kanadı eklendiğinde % 27.5 olmakta ve ayrıca bu kombinasyona konik kuyruk ilave edildiğinde ise sürükleme kuvvetindeki iyileşme %28.5'e yükselmektedir. Bulunan bu sonuçların akış görüntüleme deney sonuçları ile uyum içerisindedir. Pasif akış kontrol ekipmanlarının büyük etkisi olduğu ortaya konulmuştur.

Abstract:
In this study, the variation of the aerodynamic properties of truck and trailer was investigated by addition of passive flow control (PFC) equipments which were developed by inspiration from nature. Various passive flow control equipment has been developed for three different regions. Spoiler designs which one of the passive flow control equipment have been four different designs inspired by canary geometry. The second one designed for the top of trailer, the three different designs have developed, that have half of NACA 0009, NACA 0012 and NACA 0015 airfoil models. The last one is 48 different boat tail designs improved that have straight, sinusoidal, triangular and square geometries, 15, 20, 25 and 30 mm length and the angles of 13°, 25° and 30°. In the study, drag force measurements of the basic model and PFC equipments and configurations of the truck trailer were performed by using load cell in the wind tunnel and compared. All experiments were performed at Re=5.6x105 by providing Reynolds number independence between 1.6x105 and 6.5x105. Also smoke wire flow visualization experiments were performed for the combination that creates the best aerodynamic improvement and the experiments were performed Re = 2.4x10^5. A maximum drag reduction of 17.8% is achieved using the proposed spoiler design. This reduction ratio raise approximately 27.5% when half of NACA airfoil is added to spoiler design. Moreover, the drag force reach to 28.5% when boat tail is added to this system. These results were found to be in harmony with the flow visualization. Passive flow control equipment has been shown to have major impact.