Yüksek Hücum Açılarında Çeşitli Naca Kanat Profillerinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği İle Akış İyileştirilmesi
Abstract
Bu çalışma düşük hızlı uçuş koşullarında ve yüksek manevra kabiliyeti gerektiren hava araçları için tasarım sürecine katkı sağlamayı hedeflemektedir. NACA 0008, 0012, 2412 ve 2415 kanat profilleri üzerinde yapılan sayısal analizlerle türbülans oluşumunu azaltma ve akış ayrılmasını engellemeye yönelik üç farklı pasif kontrol yöntemini ele almıştır: tel ekleme (wire), yarık açma (slot) ve kanatçık (flap) ekleme. Sayısal çözümlemeler, ANSYS Fluent kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlarda C-tipi ağ yapısı oluşturulmuş ve y+ < 1 olacak şekilde sınır tabakası çözünürlüğü sağlanmıştır. Analizler, yüksek hücum açıları altında (NACA 0008 profili için 12°–16°, NACA 0012 için 14°–17°, NACA 2412 için 16°–19°, NACA 2415 için 16°–20° aralığında), 1×10⁶ Reynolds sayısında ve k-ω SST türbülans modeli tercih edilerek yapılmıştır. Akışkan sıkıştırılamaz kabul edilmiş ve çözümler zamandan bağımsız (kararlı rejim) olarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda, kanat profilleri üzerinde uygulanan tel ekleme (wire), yarık açma (slot) ve kanatçık (flap) yöntemleri arasında, akış ayrılmasını geciktirerek kaldırma kuvvetini artıran ve yüksek hücum açılarında dahi CL/CD oranını iyileştirerek kanat profillerinin kullanılabilir hücum açısını 1–2° artıran yarık uygulaması en verimli türbülans kontrol yöntemi olarak öne çıkarken; tel ekleme yöntemi, tüm kanat profillerinde CL/CD oranını %72-77 oranında düşürmesi nedeniyle verimsiz, kanatçıklar ise kaldırma katsayısını artırarak CL/CD oranında sınırlı açılarda kısmi fayda sağlamış ancak sürükleme katsayısını artırarak genel performansı sınırlamıştır.
Keywords
References
- Gölcük, A.İ., Erbaş, M. (2020). Düşük Reynolds sayılarında NACA 0012 kanat profilinin k-ω SST türbülans modeli kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile modellenmesi, 8.Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı, 9-11 Eylül 2020, THK Üniversitesi, Ankara.
- Srivastava, S., Aditya, R. (2016). Aerodynamic performance analysis of NACA 2412 with different high-lift devices. International Journal of Engineering Research, 5(4).
- Huang, L., Liu, Y., Liu, Q. (2004). Numerical study of blowing and suction control mechanism on NACA 0012 airfoil. Journal of Aircraft, 41(5).
- Yousefi, K., Tofighian, H., Karimian, S. M. (2014). Numerical study of blowing and suction slot geometry optimization on NACA 0012 airfoil. Journal of Aircraft, 51(5).
- Belamadi, R., Boudries, R., Mokhtari, M. (2016). Aerodynamic performance analysis of slotted airfoils for application to wind turbine blades. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 151, 79-99.
- Yousefi, K. (2014). Aerodynamic analysis of multi-slotted airfoils for wind turbine applications, Doktora Tezi, Tahran Üniversitesi.
- Weick, F. E. (1933). Aircraft slot investigations (NACA Technical Report No. 421). National Advisory Committee for Aeronautics.
- Lim, T. T. (2002). An experimental study of a slotted airfoil. Experiments in Fluids, 33(6).
- Narsipur, S., Sharma, M., Kumar, R. (2012). CFD analysis of multi-slotted airfoils for wind turbines. 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting.
- Gaunaa, M., Enevoldsen, K., Hansen, M. O. L., Jensen, M. L. (2012). Application of a three-slot airfoil system to wind turbine blades. Wind Energy, 15(2).