Öz
Bu çalışma, firar kenarına %1.5c yüksekliğinde Gurney flap entegre edilmiş NACA 0012 kanat profilinin aerodinamik davranışını, farklı türbülans modelleri kullanılarak gerçekleştirilen sayısal analiz yoluyla incelemektedir. ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak, Spalart-Allmaras, Standard k-ε, Realizable k-ε, SST k-ω ve Transition SST olmak üzere beş farklı türbülans modeli, aynı akış koşulları altında aerodinamik performansın öngörülmesindeki başarıları açısından karşılaştırılmıştır. Bu çalışmanın temel amacı, Gurney flap uygulamasının kaldırma kuvveti katsayısı, sürükleme katsayısı ve kaldırma/sürükleme oranı üzerindeki etkilerini doğru şekilde tahmin edebilen en uygun türbülans modelini belirlemektir. Sayısal güvenilirliğin sağlanması amacıyla ağdan bağımsızlık (mesh independence) çalışması gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar, simetrik kanat profilleri üzerinde yapılan önceki Gurney flap araştırmaları ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, Transition SST modelinin 0°'den 4°'ye kadar en yüksek aerodinamik verimliliği sağladığı, k-ε Realizable modelinin ise 6°'den 12°'ye kadar en iyi aerodinamik verimliliği sağladığı ortaya konulmuştur. Ele alınan modeller arasında, k-ε Realizable modeli hem kaldırma kuvveti artışı hem de ayrılma bölgesi öngörüsünde en tutarlı sonuçları vermiştir. Elde edilen bulgular, özellikle α = 8° hücum açısında en yüksek kaldırma/sürükleme oranını (CL / CD) sağlayan k-ε Realizable modelinin, Gurney flap gibi pasif akış kontrol elemanlarını içeren CFD tabanlı aerodinamik optimizasyon çalışmaları için en uygun türbülans modeli olduğunu ortaya koymaktadır. Bu bağlamda, düşük Reynolds sayılı uygulamalarda türbülans modeli seçimine yönelik önemli bir içgörü sunmaktadır.
Anahtar Kelimeler
NACA 0012 Gurney flap Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) Türbülans Modellemesi Kaldırma/Sürükleme Oranı
Kaynakça
- [1] R. H. Liebeck, “Design of subsonic airfoils for high lift,” Journal of Aircraft, no. 9, vol. 15, pp. 547–561, (1978).
- [2] Y. Zhou, M. M. Alam, H. X. Yang, H. Guo and D. H. Wood, “Fluid forces on a very low Reynolds number airfoil and their prediction,” International Journal of Heat and Fluid Flow, no. 1, vol. 32, pp. 329–339, (2011).
- [3] Y. Li, J. Wang and P. Zhang, “Effects of Gurney flaps on a NACA0012 airfoil,” Flow, Turbulence and Combustion, no. 1, vol. 68, pp. 27–39, (2002).
- [4] M. Y. Iqbal, S. I. A. Shah and A. Hassan, “CFD analysis of NACA-0012 airfoil with various porous Gurney flap geometries,” Proceedings of the International Conference on Aerospace Science & Engineering (ICASE), (2019).
- [5] S. B. Pope, Turbulent Flows, Cambridge University Press, (2000).
- [6] S. M. Mousavi, J. Aminian, N. Shafiei and A. Dadvand, “Numerical simulation of subsonic turbulent flow over NACA0012 airfoil: Evaluation of turbulence models,” Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, no. 1, vol. 35, pp. 133–155, (2017).
- [7] E. I. Basri, A. A. Basri and K. A. Ahmad, “Computational fluid dynamics analysis in biomimetics applications: A review from aerospace engineering perspective,” Biomimetics, no. 3, vol. 8, (2023).
- [8] F. Z. Wang, I. L. Animasaun, T. Muhammad and S. S. Okoya, “Recent advancements in fluid dynamics: Drag reduction, lift generation, computational fluid dynamics, turbulence modelling, and multiphase flow,” Arabian Journal for Science and Engineering, no. 8, vol. 49, pp. 10237–10249, (2024).
- [9] J. Priyadumkol et al., “CFD modelling of vertical-axis wind turbines using transient dynamic mesh towards lateral vortices capturing and Strouhal number,” Energy Conversion and Management: X, (2025).
- [10] K. Karthikeyan and R. Harish, “CFD analysis of Gurney flap orientation and plasma actuation for turbulent flow control over NACA4412 airfoil,” Results in Engineering, vol. 26, (2025).
- [11] S. Evran and S. Z. Yıldır, “Numerical and statistical aerodynamic performance analysis of NACA0009 and NACA4415 airfoils,” Politeknik Dergisi, no. 3, vol. 27, pp. 849–856, (2024).
- [12] H. Gökçe, U. Küçük and İ. Şahin, “Effects of curvature and area distribution on S-shaped subsonic diffuser performance,” Mechanika, no. 6, vol. 24, (2018).
- [13] K. M. Almohammadi, “Assessment of several modeling strategies on the prediction of lift-drag coefficients of a NACA0012 airfoil at a moderate Reynolds number,” Alexandria Engineering Journal, no. 3, vol. 61, pp. 2242–2249, (2022).
- [14] S. Durmuş and A. Ulutaş, “Numerical analysis of NACA 6409 and Eppler 423 airfoils,” Politeknik Dergisi, no. 1, vol. 26, pp. 39–47, (2023).
- [15] I. Celik, Introductory Turbulence Modeling, University of Alabama at Birmingham, (1999).
- [16] R. B. Langtry and F. R. Menter, “Correlation-based transition modeling for unstructured parallelized computational fluid dynamics codes,” AIAA Journal, no. 12, vol. 47, pp. 2894–2906, (2009).
- [17] Y. F. Görgülü, M. A. Özgür and R. Köse, “CFD analysis of a NACA 0009 aerofoil at a low Reynolds number,” Politeknik Dergisi, no. 3, vol. 24, pp. 1237–1242, (2021).
- [18] H. Soğukpınar, “Numerical investigation of aerodynamic characteristics,” Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, no. 1, vol. 22, pp. 169–178, (2017).
- [19] M. M. Yavuz, “Flow and mechanical characteristics of a modified NACA wing geometry,” Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, no. 3, vol. 36, pp. 815–825, (2021).
- [20] D.-H. Kim and J.-W. Chang, “Low-Reynolds-number effect on the aerodynamic characteristics of a pitching NACA0012 airfoil,” Aerospace Science and Technology, no. 1, vol. 32, pp. 162–168, (2014).
- [21] G. Çal and H. Arat, “Aerodynamic analysis of the NACA0012 wing profile for different turbulence models,” Proceedings of the International Istanbul Scientific Research Congress, pp. 688–694, (2025).
- [22] İ. Göv and M. H. Doğru, “Aerodynamic optimization of NACA 0012 airfoil,” The International Journal of Energy & Engineering Sciences, no. 2, vol. 5, pp. 146–155, (2020).
- [23] A. İ. Gölcük and M. Erbaş, “Düşük Reynolds sayılarında NACA 0012 kanat profilinin k-ω SST türbülans modeli kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile modellenmesi,” Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı Bildiriler Kitabı, (2020).
Öz
This study presents a computational investigation on the aerodynamic behavior of a NACA 0012 aerofoil equipped with a 1.5%c height Gurney flap, utilizing various turbulence models in ANSYS Fluent. Five widely recognized turbulence models—Spalart-Allmaras, Standard k-ε, Realizable k-ε, SST k-ω, and Transition SST—were employed to assess their predictive accuracy under identical flow conditions. The primary objective was to determine the most appropriate model to capture the aerodynamic effects caused by the trailing-edge Gurney flap, particularly in terms of lift coefficient, drag coefficient, and lift-to-drag ratio. A mesh independence study was conducted to ensure numerical reliability, and the results were interpreted considering prior studies that investigated Gurney flap performance on symmetric airfoils. According to results, it is demonstrated that the Transition SST model provides the highest aerodynamic efficiency from 0° to 4° while k-ε Realizable model gives the best of that after 6o until 12o. Among the models investiagted, the k-ε Realizable model exhibited superior consistency in predicting both lift enhancement and flow separation behavior. The findings reveal that the k-ε Realizable model, which yields the highest lift-to-drag ratio (CL/CD) particularly at an angle of attack of α = 8°, is the most suitable turbulence model for CFD-based aerodynamic optimization studies involving passive flow control devices such as Gurney flaps. In this context, this study provides an important perspective on turbulence model selection for low Reynolds number applications.
Anahtar Kelimeler
NACA 0012 Gurney flap CFD Turbulence Modeling Lift-to-Drag Ratio
Kaynakça
- [1] R. H. Liebeck, “Design of subsonic airfoils for high lift,” Journal of Aircraft, no. 9, vol. 15, pp. 547–561, (1978).
- [2] Y. Zhou, M. M. Alam, H. X. Yang, H. Guo and D. H. Wood, “Fluid forces on a very low Reynolds number airfoil and their prediction,” International Journal of Heat and Fluid Flow, no. 1, vol. 32, pp. 329–339, (2011).
- [3] Y. Li, J. Wang and P. Zhang, “Effects of Gurney flaps on a NACA0012 airfoil,” Flow, Turbulence and Combustion, no. 1, vol. 68, pp. 27–39, (2002).
- [4] M. Y. Iqbal, S. I. A. Shah and A. Hassan, “CFD analysis of NACA-0012 airfoil with various porous Gurney flap geometries,” Proceedings of the International Conference on Aerospace Science & Engineering (ICASE), (2019).
- [5] S. B. Pope, Turbulent Flows, Cambridge University Press, (2000).
- [6] S. M. Mousavi, J. Aminian, N. Shafiei and A. Dadvand, “Numerical simulation of subsonic turbulent flow over NACA0012 airfoil: Evaluation of turbulence models,” Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, no. 1, vol. 35, pp. 133–155, (2017).
- [7] E. I. Basri, A. A. Basri and K. A. Ahmad, “Computational fluid dynamics analysis in biomimetics applications: A review from aerospace engineering perspective,” Biomimetics, no. 3, vol. 8, (2023).
- [8] F. Z. Wang, I. L. Animasaun, T. Muhammad and S. S. Okoya, “Recent advancements in fluid dynamics: Drag reduction, lift generation, computational fluid dynamics, turbulence modelling, and multiphase flow,” Arabian Journal for Science and Engineering, no. 8, vol. 49, pp. 10237–10249, (2024).
- [9] J. Priyadumkol et al., “CFD modelling of vertical-axis wind turbines using transient dynamic mesh towards lateral vortices capturing and Strouhal number,” Energy Conversion and Management: X, (2025).
- [10] K. Karthikeyan and R. Harish, “CFD analysis of Gurney flap orientation and plasma actuation for turbulent flow control over NACA4412 airfoil,” Results in Engineering, vol. 26, (2025).
- [11] S. Evran and S. Z. Yıldır, “Numerical and statistical aerodynamic performance analysis of NACA0009 and NACA4415 airfoils,” Politeknik Dergisi, no. 3, vol. 27, pp. 849–856, (2024).
- [12] H. Gökçe, U. Küçük and İ. Şahin, “Effects of curvature and area distribution on S-shaped subsonic diffuser performance,” Mechanika, no. 6, vol. 24, (2018).
- [13] K. M. Almohammadi, “Assessment of several modeling strategies on the prediction of lift-drag coefficients of a NACA0012 airfoil at a moderate Reynolds number,” Alexandria Engineering Journal, no. 3, vol. 61, pp. 2242–2249, (2022).
- [14] S. Durmuş and A. Ulutaş, “Numerical analysis of NACA 6409 and Eppler 423 airfoils,” Politeknik Dergisi, no. 1, vol. 26, pp. 39–47, (2023).
- [15] I. Celik, Introductory Turbulence Modeling, University of Alabama at Birmingham, (1999).
- [16] R. B. Langtry and F. R. Menter, “Correlation-based transition modeling for unstructured parallelized computational fluid dynamics codes,” AIAA Journal, no. 12, vol. 47, pp. 2894–2906, (2009).
- [17] Y. F. Görgülü, M. A. Özgür and R. Köse, “CFD analysis of a NACA 0009 aerofoil at a low Reynolds number,” Politeknik Dergisi, no. 3, vol. 24, pp. 1237–1242, (2021).
- [18] H. Soğukpınar, “Numerical investigation of aerodynamic characteristics,” Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, no. 1, vol. 22, pp. 169–178, (2017).
- [19] M. M. Yavuz, “Flow and mechanical characteristics of a modified NACA wing geometry,” Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, no. 3, vol. 36, pp. 815–825, (2021).
- [20] D.-H. Kim and J.-W. Chang, “Low-Reynolds-number effect on the aerodynamic characteristics of a pitching NACA0012 airfoil,” Aerospace Science and Technology, no. 1, vol. 32, pp. 162–168, (2014).
- [21] G. Çal and H. Arat, “Aerodynamic analysis of the NACA0012 wing profile for different turbulence models,” Proceedings of the International Istanbul Scientific Research Congress, pp. 688–694, (2025).
- [22] İ. Göv and M. H. Doğru, “Aerodynamic optimization of NACA 0012 airfoil,” The International Journal of Energy & Engineering Sciences, no. 2, vol. 5, pp. 146–155, (2020).
- [23] A. İ. Gölcük and M. Erbaş, “Düşük Reynolds sayılarında NACA 0012 kanat profilinin k-ω SST türbülans modeli kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile modellenmesi,” Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı Bildiriler Kitabı, (2020).
Ayrıntılar
| Birincil Dil | İngilizce |
|---|---|
| Konular | Temel ve Teorik Akışkanlar Dinamiği, Türbülanslı Akışlar |
| Bölüm | Araştırma Makalesi |
| Yazarlar | |
| Gönderilme Tarihi | 15 Mayıs 2025 |
| Kabul Tarihi | 17 Aralık 2025 |
| Erken Görünüm Tarihi | 3 Ocak 2026 |
| Yayımlanma Tarihi | 21 Nisan 2026 |
| DOI | https://doi.org/10.2339/politeknik.1699998 |
| IZ | https://izlik.org/JA84UC33EP |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2026 Cilt: 29 Sayı: 4 |
Kaynak Göster
Amaç ve Kapsam
Temel mühendislik alanlarındaki hem deneysel hem de kuramsal çalışmaların yer aldığı dergimiz, mühendisliğin hızla gelişen alanlarına ilişkin makalelerin yayınına öncelik tanır ve disiplinlerarası yöntem ve teknolojiler üzerine yoğunlaşmayı,mühendislik bilimlerindeki en güncel bilimsel ve teknolojik gelişmeleri araştırmacılara, mühendislere ve ilgili kitlelere ulaştırmayı hedefler. Dergiye gönderilen bilimsel çalışmaların yayımlanmış veya sözlü veya poster sunum olarak başka yerde yayın için değerlendirme aşamasında bulunmaması gereklidir.
“Politeknik Dergisi" temel mühendislik konularını kapsayan bir dergidir. Dergi ulusal ve uluslararası düzeyde bilim, teknoloji ve mühendislik alanlarında orijinal bir araştırmayı bulgu ve sonuçlarıyla yansıtan ve bilime katkısı olan araştırma makalelerini veya yeterli sayıda bilimsel makaleyi tarayıp, konuyu bugünkü bilgi ve teknoloji düzeyinde özetleyen, değerlendirme yapan ve bulguları karşılaştırarak yorumlayan tarama makalelerini kabul etmektedir.
Yazım Kuralları
Dergimize makale gönderen ve/veya dergimizde hakemlik yapan /yapacak olan tüm kullanıcıların kurumsal e-posta hesapları ile sisteme kayıt olmaları gerekmektedir (yahoo.com, hotmail.com, gmail.com vb. uzantılı e-posta hesapları kullanılmamalıdır).
Dergimize ait herhangi bir ŞABLON formatı bulunmamaktadır. İlk gönderi için makalelerin aşağıdaki kurallara göre hazırlanması gerekmektedir.
Gazi Üniversitesi Politeknik Dergisi, Fen ve Mühendislik alanlarında çalışan bilim insanları arasındaki bilimsel iletişimi oluşturmak amacıyla, bilimsel özgün makaleleri Türkçe veya İngilizce olarak kabul etmektedir.
Araştırma Makalesi: Orijinal bir araştırmayı bulgu ve sonuçlarıyla yansıtan çalışmalar,
Tarama Makalesi: Yeterli sayıda bilimsel makaleyi tarayıp, konuyu günümüzün bilgi ve teknoloji düzeyinde özetleyen, değerlendirme yapan ve bu bulguları karşılaştırarak yorumlayan yazılar,
Teknik Not: Yapılan bir araştırmanın önemli bulgularını açıklayan yeni bir yöntem veya teknik tanımlayan yazılar.
Bütün yazıların Telif Hakkı Devir Formu, makalenin bütün yazarları tarafından doldurulup editörlüğe iletilmelidir. Telif Hakkı Devir Formu göndermeyen yazarların yayınları işleme konulmaz. Yayınlanmasına karar verilen makaleler üzerine yazarlar tarafından sonradan hiçbir eklenti yapılamaz.
Her makale en az iki hakeme gönderilerek şekil ve içerik bakımından incelenir. Dergide yayınlanabilecek nitelikteki olduğu belirlenen makalelerin dizgisi yapılarak yayına hazır hale getirilir.
SUNUŞ
İlk gönderi esnasında, makalenin yazar(lar)ı tarafından benzerlik taraması yapılarak benzerlik oranını gösteren raporun makale ile birlikte yüklenmesi gerekmektedir. Detaylı bilgi için tıklayınız.
Her makalede yapılan çalışmanın özetlendiği bir Özet Sayfası bulunmalıdır. (Bu sayfa makalenin ilk sayfası olacak şekilde makalenizi tek dosya halinde gönderiniz). Özet sayfasına ait şablon dosyaya ulaşmak için tıklayınız.
1. METİN : Times New Roman yazı karakterinde ve 12 pt olacak şekilde yazılmalı, kaynaklar ve şekiller dahil tarama yazıları dışında 20 sayfayı geçmemelidir. Yazarlar makalelerinin ne türde bir yazı olduğunu belirtmelidirler.
2. BAŞLIK : Eserin başlığı, ilk harfleri büyük olacak şekilde Türkçe ve İngilizce olarak yazılmalı, başlık metne uygun, kısa ve açık olmalıdır.
Metin içerisindeki 1. derece başlıkların tamamı büyük harfle, 2. derece başlıkların tüm kelimelerinin ilk harfleri büyük harfle ve 3. ve daha alt başlıklar için başlığın yalnızca ilk kelimesi büyük harfle olacak şekilde yazılmalıdır (Metin içerisinde kullanılan başlıkların ve alt başlıkların tümünün İngilizceleri parantez içerisinde belirtilmelidir. Yazım dili İngilizce olan makalelerde, parantez içerisinde herhangi bir şey belirtilmemelidir. Tüm metin İngilizce olmalıdır)
3. ÖZET : 200 kelimeyi geçmeyecek şekilde Türkçe ve İngilizce yazılmalıdır. İngilizce özetin başına eserin başlığı da ingilizce olarak yazılmalıdır.
4. ANAHTAR KELİMELER : En az 3 en fazla 5 adet Türkçe/ İngilizce olarak verilmelidir.
5. METİN : Genel olarak giriş, yöntem, bulgular, sonuç ve tartışmaya ilişkin kısımları kapsar.
6. KAYNAKLAR : Metinde parantez içerisindeki [1], [2] vb. rakamlarla numaralandırılmalı ve metin sonunda da eser içinde veriliş sırasına göre yazılmalıdır.
Kaynak bir makale ise: Yazarın soyadı adının baş harfi, tırnak içerisinde makalenin tam başlığı, derginin adı (varsa uluslararası kısaltmaları), cilt no: makalenin başlangıç ve bitiş sayfa no, (yıl)
Örnek: Sözen A., Özbaş E., Menlik T., Çakır M. T., Gürü M. and Boran K., ''Improving the thermal performance of diffusion absorption refrigeration system with alumina nanofluids'', International Journal of Refrigeration, 44: 73-80, (2014)
Kaynak bir kitap ise: Yazarın soyadı adının başharfi, tırnak içerisinde kitabın adı, cilt no, varsa editörü, yayınevinin adı, yayın no, yayınlandığı yer, (yıl).
Kaynak kitaptan bir bölüm ise: Bölüm yazarının soyadı adının başharfi, tırnak içerisinde bölümün adı, bölümün alındığı kitabın adı, yayınevinin adı, yayınlandığı yer, (yıl).
Kaynak basılmış tez ise: Yazarın soyadı adının baş harfi, tırnak içerisinde tezin adı, cinsi (yüksek lisans, doktora), sunulduğu üniversite ve enstitüsü, (yıl).
Kaynak kongreden alınmış tebliğ ise: Yazarın soyadı adının baş harfi, tırnak içerisinde tebliğin adı, kongrenin adı, yapıldığı yer, tebliğin başlangıç ve bitiş sayfa no, (yıl).
Kaynak bir standart ise: Standardın numarası, tırnak içerisinde standardın adı, (yıl).
7. ÇİZELGE VE ŞEKİLLER: Çizelge içermeyen bütün görüntüler (fotoğraf, çizim, diyagram, grafik, harita vs.) şekil olarak isimlendirilmelidir. Her bir çizelge ve şekil, metin içinde gireceği yere yerleştirilmelidir. Bütün şekiller metin içinde ardışık olarak numaralandırılmalıdır (Metin içerisinde kullanılan Çizelge ve Şekillerin tümünün ingilizceleri parantez içerisinde belirtilmelidir. Yazım dili İngilizce olan makalelerde, parantez içerisinde herhangi bir şey belirtilmemelidir. Tüm metin İngilizce olmaldır).
8. FORMÜLLER VE BİRİMLER: Metin içerisindeki tüm formüller equation formatında yazılmalıdır. Formüllere (1), (2) şeklinde sıra numarası verilmelidir. Tüm birimler SI birim sisteminde olmalıdır.
9. SİMGELER VE KISALTMALAR : Metin sonunda kaynaklardan önce verilebilir.
10. TEŞEKKÜR : Eğer kişi veya kurumlara teşekkür yapılacaksa bu kısımda yazılmalı ve kaynaklardan önce verilmelidir.
Bu makalenin yazar(lar)ı çalışmalarında kullandıkları materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve/veya yasal-özel bir izin gerektirmediğini beyan ederler.
İngilizce dilindeki makaleler için:
DECLARATION OF ETHICAL STANDARDS
The author(s) of this article declare that the materials and methods used in this study do not require ethical committee permission and/or legal-special permission.
12. YAZAR KATKILARININ BEYANI: Bu bölümde makalede adı geçen her bir araştırmacının makaleye olan katkısı belirtilmelidir.
13. ÇIKAR ÇATIŞMASININ BEYANI: Makale yazarları arasındaki çıkar çatışması durumu belirtilmelidir. Herhangi bir çıkar çatışması yoksa "Bu çalışmada herhangi bir çıkar çatışması yoktur" ibaresi yazılmalıdır.
Etik İlkeler ve Yayın Politikası
Ücret Politikası
Politeknik Dergisi makale gönderimi veya basım aşamasında herhangi bir ücret talep etmemektedir.
Dizinler
Dergi Kurulları
Genel Yayın Yönetmeni
Baş Editör
Editörler
Editör Yardımcıları
Editör Asistanı
Editörler Kurulu
Yayın Danışma Kurulu
Teknik Sorumlu
Yayın Etiği Kurulu
Bu eser Creative Commons Atıf-AynıLisanslaPaylaş 4.0 Uluslararası ile lisanslanmıştır.