T.C. ESKİŞEHİR OSMANGAZİ ÜNİVERSİTESİMÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜPNÖMATİK SİSTEM ARAŞTIRMALARI

UÇAK KANAT PROFİLİNİN HAD YAZILIMI İLE ANALİZİ 151820173125 TÜRKER ERDOĞAN151820171122 Durmuş TERZİOĞLU

DANIŞMAN:DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİYE SEVİL ERGÜR

ÖZET:Bu çalışmada; serbest akım bölgesinde NACA 8414 (National Advisory committe for Aero-nautics) adlı kanat profili kullanılmıştır. Kanat profilinin; SolidWorks programı ile geometri-si oluşturulmuş, gerekli mesh (ağ örgüsü) yapısı düzenlenmiş, model Fluent modülüne aktarılıp parametre değerleri atandıktan sonra hesaplamalı sayısal akış analizi yapılmış ve sonuçlar elde edilmiştir.Kanat profilinin etrafındaki akışkanın farklı hızlardaki (Mach 0.7- 1.2- 2) davranışı, kaldırma ve sürekleme katsayıları ile kanat yüzeyleri üzerindeki basınç ve hız dağılımları incelen-miştir. Ayrıca Naca 8414 kanat profilinin farklı hızlardaki (Mach 0.7- 1.2- 2) ve 5 ° hücum açısı için aerodinamik katsayıları, hız ve basınç dağılımları elde edilmiştir.

Aerodinamik yükleri teorik,deneysel,sayısal ve gelişmiş algoritma teknikleri gibi yöntem-lerle elde etmek mümkündür. Deneysel çalışmalar gerçek ortam ve modelleme şeklinde yapılmaktadır. Gerçek ortam çalışması tasarlama işleminden çok iyileştirmeler için kullanılmaktadır Sistem ve parça tasarımında genellikle modelleme yapılarak deneyleri içinde rüzgar tünelleri kullanılmaktadır. Modelleme çalışmaları şartlar aynı olduğunda kesin sonuçlar verebilir ancak deney şartları pahalı ve zaman alıcıdır. Teorik çalışmalar deneysel çalışmalar kadar kesin sonuçlar vermese de maliyetten ve zamandan tasarruf edilmektedir. Teorik çalışmalardan Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi ön plana çıkmaktadır. HAD yöntemleri karmaşık yapılar etrafındaki akış alanları hakkında çok daha düşük maliyet ve iş gücü kullanılarak ön bilgi edinmek ve deneysel çalışmaları en aza indirmek için etkin bir şekilde kullanılmaktadır [1]. HAD rüzgar tünellerinin olmadığı veya yüksek Mach sayılarını eş zamanlı olarak simüle edebilecek akış rejimleri için akış alan-larının tahmin edilmesinde kullanılabilirler. Ayrıca, HAD çalışmalrı istenilen sınırsız aralıkta Reynolds sayısı ile çalışma imkanı verirken, rüzgar tünellerinde oldukça kısıtlıdır [2].Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiğinin modellenmesi, akışkan alanını etkileyen denklemlerin çözümlenlemesi ile gerçekleşir. Akış içinde bütün önemli noktaların simülasyonunu bulun-durur.

KANAT PROFİLLERİ

Kanat profili geometrisi Numerik yöntemlerin gelişmesi ve matematiksel çözüme ulaşmadan önce kanat kesitleri-nin geliştirilmesi, deney sonuçlarına bağlı amprik formüllerle oluşturulmuştur. Gelişme yavaş olmuştur, çok eski testler öncelikle yuvarlak bir burun ve keskin bir kuyruk faydasına dikkat çekmiştir. Kanatlar ilk olarak uçaklarda kullanılmış ve doğal olarak daha fazla kaldır-ma kuvveti sağlayan daha az dirence sebep olan, daha dengeli kanatlar aranmıştır. O dönemde kabul görmüş bir kanat bir kanat teorisi olmadığından kanatların geometrilerdeki eldeki tecrübeye uygun olarak ufak tefek değiştirilerek geliştirilmiştir. Eiffel ve Raf serileri bu girişimlerin en belirgin örneklerdir [30].Kanatların açıklık(span) ve kesitinin ayrı ele alınması kanatlar üzerindeki deneylerin siste-matik olarak yapılmasına olanak sağlamıştır. Kesitler, açıklıktan bağımsız olarak düşünülmüş ve geometriyi oluşturan bazı parametreler belirlenerek ve bunları sistematik olarak değiştirerek deneyler yapılmıştır. Birinci dünya savaşı sırasında göttingen’de yapılan deneyler birçok modern kanat geometrilerinin gelişimine katkı sağlamıştır [31]. İkinci dünya savaşına kadar yaygın olarak kullanılan kanat kesirlerinin büyük çoğunluğu Göttin-gen’de oluşturulan kesitlerin benzerleridir. İkinci dünya savaşı süresince bir çok ülkede çok önemli araştırmalar yapılmış değişik kanat aileleri test edilmiştir, ancak bunların en öne çıkanı NACA’ nın çalışmalarıdır.Günümüzde çeşitli ülkelerde geliştirilmiş yüzeylerce kanat profili şeklinden söz etmek mümkündür. Bu profillerin büyük bir çoğunluğu 2.Dünya savaşı öncesinde ve savaş sırasın-daki yıllarda Amerika’da NACA tarafından ve bir kısmıda İngiltere, Almanya, Rusya gibi bazı ülkelerde üretilmiş olan profillerden hareketle geliştirilmiştir[32].

Bazı kanat profilleri

Naca Nedir: NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) Amerika Birleşik Devletlerinin federal havacılık kurumudur. 1915 yılında havacılık çalışmaları yapmak, desteklemek ve geliştirmek misyonuyla kurulmuştur. 1 kasım 1958 de isim değiştirmiştir, bütün imkanları ve personeli ile NASA (National Aeronautics and Space Administration) ismi altında çalışmalarına devam etmiştir [34].

Sınır şartlarının belirlenmesi

Mesh işlemi

Hesaplama işlemi

HESAPLAMA SONUÇLARI

SONUÇYaptığımız çalışmada hesaplamasını yaptığımız NACA 8414 kanat profilinin açık hava basıncındaki farklı hızlardaki basınç dağılımları, kaldırma ve sürükleme katsayıları detaylı olarak elde edilmiştir. Solidworks bilgisayar programı yardımı ile teorik bilgilerin analizleri yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde uçağın hızı arttıkça kanat üzerinden geçen akışkanın hızıda doğrusal şekilde arttığı görülmektedir. Akış hızı arttıkça kanadın altında ve üstündeki basınç farkı artmaktadır ve kanada etkiyen kaldırma kuvvetide artmaktadır. Bu sonuçta hava araçlarının havalanmadan önce belirli hıza ulaşmaları ve inmeden öncede belirli hızın altına düşmeleri gerektiğini göstermektedir.

Naca Profilleri:Kısaltılması NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) olan Milli Havacılık Danış-ma Komitesi adlı Amerikan kuruluşu tarafından tasarlanmış olan kanat profil şekillerine verilen genel adıdır. 1933 yılında NACA kanat profilleri ile ilgili bir yayın yayınladı. NACA yaptığı bu yayınla kanat profili tanımlamasını yaparak, kanat profillerinin genel şeklini tanımlamıştır. Günümüzde çeşitli alanlarda (uçak kanadı,rüzgar türbini) kullanılan kanat kesitleri ya NACA kesitleridir ya da onlardan etkilenmiştir [35].

4 rakamlı NACA kanat profilleri [36]

NACA 8414 KANAT PROFİLİNİN VE KONTROL HACMİNİN TASARLANMASI

NACA 8414 Kanat profilinin SolidWorks yazılımında tasarımı

Kontrol hacminin oluşturulması ve hesaplama için gerekli konumlandırılmanın yapılması

Hesaplama için gerekli şartların yazılıma girilmesi

Goal (Value) 0.7 MACH [Varsayılan] 1.2 MACH [Varsayılan] 2.0 MACH [Varsayılan] GG Min Sta�c Pressure 1 [atm] 0.620577424 0.574387752 0.302776925 GG Av Sta�c Pressure 1 [atm] 0.997226576 1.246192685 1.116736671 GG Max Sta�c Pressure 1 [atm] 1.45182268 2.562192891 5.845893844 GG Min Total Pressure 1 [atm] 0.620577424 0.574387752 0.302776925 GG Av Total Pressure 1 [atm] 1.400771343 2.392123756 7.309884768 GG Max Total Pressure 1 [atm] 1.55727878 2.832194948 9.521919464 GG Min Dynamic Pressure 1 [atm] 0 0 0 GG Av Dynamic Pressure 1 [atm] 0.355438897 0.881678345 2.709532648 GG Max Dynamic Pressure 1 [atm] 0.580969079 1.213144545 3.57121493 GG Min Velocity 1 [m/s] 0 0 0 GG Av Velocity 1 [m/s] 242.0574901 354.9013474 651.8489857 GG Max Velocity 1 [m/s] 363.1443635 503.3939213 756.1904338 GG Force 1 [N] 48896.97139 218929.8489 1785342.094