Investigation of a portable three-axis load/balance measurement system in a mini wind tunnel is the main subject of study. Firstly, a mini wind tunnel is designed, numerically analyzed and constructed. Then, measurements of lift and drag forces on a selected airfoil are carried out using data from the measurement system located in the test area. Tri-axis load/balance measurement system developed has a total of three load cells, one for drag and two for lift. Sensor data acquisition codes are written using Ardunio and force measurement experiments are performed at various angles of attack on the NACA2412 airfoil at Reynolds number of 60000, for the maximum flow rate of 5200 m3/h through fan controller in the constructed mini wind tunnel. After completing the mesh independence test, numerical studies are conducted in ANSYS Fluent for the same range of angles of attack using three different turbulence models. Realizable k-ε turbulence model gives more realistic high stall angles of attack than other turbulence models and similar to experimental results. In addition to the current experimental study, four other literature studies in similar Reynolds number ranges are used as reference cases. A visual study of the flow around the airfoil is given as velocity contours in addition to the numerical comparisons. From the numerical and experimental results, it is concluded that the NACA2412 airfoil profile wings are more efficient for moderate to high Reynolds numbers and the constructed load/balance measurement system and mini wind tunnel are highly successful in terms of lift and drag measurements.
Computational fluid dynamics Engineering design Experimental investigation Load/balance measurement system Wind tunnel
The authors of this article declare that the materials and methods used in this study do not require ethics committee approval and/or legal-special permission.
This work is financially supported by the Scientific Research Project Fund of GAZİANTEP ÜNİVERSİTESİ under the project number HUBF.ÖKAP.22.01.
HUBF.ÖKAP.22.01
The 3D printing and laser cutting processes are completed at the IOM FabLab Application Center, Gaziantep Office.
Mini bir rüzgâr tünelinde taşınabilir üç eksenli yük/denge ölçüm sisteminin incelenmesi çalışmanın ana konusudur. İlk olarak, bir mini rüzgar tüneli tasarlanmış, sayısal olarak analiz edilmiş ve inşa edilmiştir. Ardından, test alanında bulunan ölçüm sisteminden elde edilen veriler kullanılarak seçilen bir kanat üzerindeki kaldırma ve sürükleme kuvvetlerinin ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen üç eksenli yük/denge ölçüm sistemi, biri sürükleme ve ikisi kaldırma kuvveti için olmak üzere toplam üç yük hücresine sahiptir. Sensör veri toplama kodları Ardunio kullanılarak yazılmış ve inşa edilen mini rüzgar tünelinde NACA2412 kanat profili üzerinde çeşitli hücum açılarında, 60000 Reynolds sayısında, maksimum 5200 m3/h debi için fan kontrolcüsü aracılığıyla kuvvet ölçüm deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ağ bağımsızlık testi tamamlandıktan sonra, üç farklı türbülans modeli kullanılarak aynı hücum açısı aralığı için ANSYS Fluent'te sayısal çalışmalar yapılmıştır. Gerçekleştirilebilir k-ε türbülans modeli, deneysel sonuçlara benzer şekilde, diğer türbülans modellerine göre daha gerçekçi yüksek tutunma kaybı (perdövites) hücum açıları vermektedir. Mevcut deneysel çalışmaya ek olarak, benzer Reynolds sayısı aralıklarındaki diğer dört literatür çalışması referans vakalar olarak kullanılmıştır. Sayısal karşılaştırmalara ek olarak, kanat profili etrafındaki akışın görsel bir çalışması da hız konturları olarak verilmiştir. Sayısal ve deneysel sonuçlardan, NACA2412 kanat profilinin orta ve yüksek Reynolds sayıları için daha verimli olduğu ve kurulan yük/denge ölçüm sistemi ve mini rüzgar tünelinin kaldırma ve sürükleme kuvveti ölçümleri açısından oldukça başarılı olduğu sonucuna varılmıştır.
Hesaplamalı akışkanlar dinamiği Mühendislik tasarımı Deneysel inceleme Yük/denge ölçüm sistemi Rüzgar tüneli
Bu makalenin yazarları, bu çalışmada kullanılan materyal ve yöntemlerin etik kurul onayı ve/veya yasal-özel izin gerektirmediğini beyan eder.
Bu çalışma GAZİANTEP ÜNİVERSİTESİ Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından HUBF.ÖKAP.22.01 numaralı proje kapsamında desteklenmiştir.
HUBF.ÖKAP.22.01
3B baskı ve lazer kesim işlemleri IOM FabLab Uygulama Merkezi, Gaziantep Ofisi'nde tamamlanmıştır.
Birincil Dil | İngilizce |
---|---|
Konular | Aerodinamik (Hipersonik Aerodinamik Hariç), Akışkan Akışı, Isı ve Kütle Transferinde Hesaplamalı Yöntemler (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Dahil) |
Bölüm | Makaleler |
Yazarlar | |
Proje Numarası | HUBF.ÖKAP.22.01 |
Yayımlanma Tarihi | 15 Haziran 2024 |
Gönderilme Tarihi | 11 Ocak 2024 |
Kabul Tarihi | 2 Mayıs 2024 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2024 Cilt: 14 Sayı: 2 |