Farklı kanat açıklık oranlarında NACA 0024 kanadı üzerinde tüberkül ve dimple yapısının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the tubercule and dimple structures on NACA 0024 airfoil with different aspect ratios
Yazar: HİMMET ERDİ TANÜRÜN
Danışman: PROF. DR. ADEM ACIR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Rüzgâr türbinlerinde ve havacılıkta, kanat modelleri önemli bir yere sahiptir. Doğru kanat modelinin belirlenmesi rüzgâr türbinleri ve havacılıkta verimliliği doğrudan etkilemektedir. Bu bulgulardan yola çıkarak, bu tez çalışmasında rüzgâr türbinlerinde ve havacılıkta yaygın olarak kullanılan NACA 0024 kanat modelinin aerodinamik performansının artırılması amaçlanmaktadır. İlk olarak, kambur balinadan ilham alınarak NACA 0024 kanat modelinin hücum kenarı bölgesinde, farklı dalga boyu (w) ve genliğe (A) sahip tüberkül olarak adlandırılan yapılar oluşturulmuştur. Daha sonrasında analizler sonucunda elde edilen en uygun tüberkül yapısına sahip kanat modelinin üst yüzeyine farklı geometrik şekillerde dimple yapıları entegre edilmiştir. 1 ve 2 olmak üzere 2 farklı en boy oranına (AR) sahip 28 kanat modelinin, düz kanat modelleri ile aerodinamik performans açısında karşılaştırılması sayısal olarak gerçekleştirilmiştir. Analizlerde veter uzunluğu 6 cm olarak seçilip, Reynolds (Re) sayısı 48 054 olarak belirlenmiştir. Analizler incelendiğinde,  düz kanat1 (B1) ve düz kanat2 (B2) kanatlarının irtifa kaybı açısı (stall) sırasıyla 27,7 ve 45° olarak elde edilmiştir. AR1 tüberküllü kanat modellerinin, B1 kanat modeliyle kıyaslanması sonucu, en düşük A ve en yüksek w sahip kanat modelinin kaldırma katsayısı (CL), sürtünme katsayısı (CD) ve aerodinamik verimlerinin (CL/CD) iyileştirme oranları (İO) sırasıyla %11,45, %6,04 ve %4,7 olarak belirlenmiştir. AR2 tüberküllü kanat modelleri içinde en uygun İO'ı, AR1 tüberküllü kanat modelinde olduğu gibi yine en düşük genlik ve en yüksek dalga boyuna sahip kanat modelinde gerçekleşmiş olup, CL, CD ve CL/CD İO'ları sırasıyla %1,47, %3,1 ve %-5,4 olarak elde edilmiştir. AR1 kanat modelinde İO'ları AR2 kanat modeline göre daha iyi sonuçlar elde edilmesinden dolayı, dimple yapıları AR1 kanat modelinin üst yüzeyine yerleştirilmiştir. En uygun dimple yapısı yarım küre şeklinde olup, B1 düz kanat modeli ile kıyaslandığında CL, CD ve CL/CD İO'ları sırasıyla %14,91, %3,53 ve % 10.48 olarak elde edilmiştir.

Abstract:
In wind turbines and aviation industry, airfoil models have an important place. The determination of the right airfoil model directly affects the efficiency in wind turbines and aviation. From these findings, in this thesis study, it is aimed to improve the aerodynamic performance of the NACA 0024 airfoil  model which is widely used in wind turbines and aviation. Firstly, inspired by the humpback, NACA 0024 airfoil patterns have been formed in the area of the attack edge, structures called "tubercle" with different wavelength (w) and amplitude (A) have been created. Later on, the dimple structures of different geometric shapes were integrated on the upper surface of the airfoil model with the most appropriate tubercle structure obtained from the analyzes. 28 airfoil models with 2 different aspect ratios, were compared numerically with respect to aerodynamic performance with the flat airfoil  models. In the analyzes, the veterinary length was chosen as 6 cm and the number of Reynolds (Re) was determined as 48 054. Once the analyzes were examined, the altitude loss (stall) of B1 and B2 airfoils were found 27,7 and 45 °, respectively. When AR1 and B1 airfoil models are compared by the parameters lift coefficient (CL), friction coefficient (CD), aerodynamic efficiency (CL / CD) and improvement ratios (IO)  were determined as 11.45%, 6.04% and 4.7%, respectively. Within AR2 airfoil models, the most appropriate IOs occurred also with the lowest A and the highest w airfoil model,  similar with the AR1 airfoil model. Since the AR1 airfoil model had more positive results than the AR2 airfoil model, the dimple structures were placed on the upper surface of the AR1 wing model. When the most suitable dimple model airfoil is compared with B1 airfoil, CL, CD, CL / CD and IO were obtained as 14.91%, 3.53% and 10.48%, respectively.