Burulmanın açısının düşük Reynolds sayısında SD7037 kanat profilinin aerodinamik performansı ve yüzeydeki basınç dağılımına etkisi

Öz

Emniyetli bir uçuşu tesis etmek için kanadın yapısal özelliklerinin iyi incelenmesi gerekir. Kanat yapısal özellikleri operasyon giderlerini de doğrudan etkiler. Kanat performansını iyileştirmek havacılığın doğuşundan bu yana bir amaç olmuştur. Günümüzde bu alan araştırmacılara geniş bir çalışma sahası imkanı sunar. Bu alanda yapılan çalışmaların kayda değer bir kısmı kanat burulmasının etkilerini incelemeye yöneliktir. Kanat burulmasının, yani burulma açısının kanat performansını olumlu etkilediği ve kanadın stall karakteristiğini değiştirdiği bilinmektedir. Bu makalede düşük hızlı bir kanat profili kullanılarak üretilen model kanatlarda burulma açısının kanat aerodinamik performansına ve yüzeydeki basınç dağılımına etkilerinin sonuçları ele alınmıştır. Çalışmada düşük Reynolds sayıları için uygun olan SD7037 kanat profili kullanılarak burulma açıları farklı olan 5 kanat modeli üretilmiştir. Çalışmalar 2x105 Reynolds sayısında gerçekleştirilmiştir. Modeller üzerinde kritik noktalara basınç delikleri açılmıştır. Deneyler -10° ile 35° arasında değişen hücum açılarında gerçekleştirilmiştir. Burulma açısının etkileri testleri yapılmış bir rüzgar tünelinde deneylerle ortaya araştırılmıştır. Deneyler sonucunda modellerin taşıma performansları ve kanat üst yüzeyindeki stratejik noktalardaki basınç dağılımları elde edilmiştir. Elde edilen veriler grafikler halinde verilip yorumlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Düşük Hızlı Kanat
• Burulma Açısı
• Kanat Performansı
• Basınç Dağılımı

Effect of twist angle on aerodynamic performance and surface pressure distribution of SD7037 wing airfoil at low Reynolds number

Öz

In order to establish a safe flight, the structural features of the wing must be well examined. Wing structural features also directly affect operating costs. Improving wing performance has been a goal since the dawn of aviation. Today, this field offers researchers a wide range of study opportunities. A significant part of the studies in this area are aimed at examining the effects of wing twist. It is known that wing twist, that is, twist angle, positively affects wing performance and changes the stall characteristic of the wing. In this article, the results of the effects of twist angle on wing aerodynamic performance and pressure distribution on the surface are discussed in model wings produced using a low-velocity airfoil. In the study, 5 wing models with different twist angles were produced by using the SD7037 airfoil, which is suitable for low Reynolds numbers. The studies were carried out in the 2x105 Reynolds issue. Pressure holes are drilled at critical points on the models. The experiments were carried out at angles of attack ranging from -10° to 35°. The effects of twist angle were investigated by experiments in a tested wind tunnel. As a result of the experiments, the lifting performance of the models and the pressure distributions at strategic points on the upper surface of the wing were obtained. The obtained data were given and interpreted in graphs.

Anahtar Kelimeler

• Low Speed Wing
• Twist Angle
• Wing Performance
• Pressure Distribution

Kaynakça

1. [1] Lissaman, P. B. S. (1983). Low-Reynolds-number airfoils. Annual review of fluid mechanics, 15(1), 223-239.
2. [2] Carmichael, B. H. (1981). Low Reynolds number airfoil survey, volume 1 (No. NASA-CR-165803-VOL-1).
3. [3] Sadraey, M. (2012). Wing design. Aircraft Design: A Systems Engineering Approach, 808.
4. [4] Phillips, W. F. (2004). Lifting-line analysis for twisted wings and washout-optimized wings. Journal of aircraft, 41(1), 128-136.
5. [5] Prandtl, L. (1925). Applications of modern hydrodynamics to aeronautics. US Government Printing Office.
6. [6] Roskam, J. (1985). Airplane Design: Preliminary sizing of airplanes. DARcorporation.
7. [7] Lyu, Z., & Martins, J. R. (2014). Aerodynamic design optimization studies of a blended-wing-body aircraft. Journal of Aircraft, 51(5), 1604-1617.
8. [8] Phillips, W., Fugal, S., & Spall, R. (2005). Minimizing induced drag with geometric and aerodynamic twist, CFD validation. In 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (p. 1034)

9. [9] Rodrigue, H., Cho, S., Han, M. W., Bhandari, B., Shim, J. E., & Ahn, S. H. (2016). Effect of twist morphing wing segment on aerodynamic performance of UAV. Journal of Mechanical Science and Technology, 30(1), 229-236.
10. [10] Truong, T. Q., Phan, V. H., Park, H. C., & Ko, J. H. (2013). Effect of wing twisting on aerodynamic performance of flapping wing system. AIAA journal, 51(7), 1612-1620.
11. [11] Zheng, L., Hedrick, T. L., & Mittal, R. (2013). Time-varying wing-twist improves aerodynamic efficiency of forward flight in butterflies. PloS one, 8(1), e53060.
12. [12] Fazelzadeh, S. A., Rezaei, M., & Mazidi, A. (2020). Aeroelastic analysis of swept pre-twisted wings. Journal of Fluids and Structures, 95, 103001.
13. [13] Qin, N., Vavalle, A., Le Moigne, A., Laban, M., Hackett, K., & Weinerfelt, P. (2004). Aerodynamic considerations of blended wing body aircraft. Progress in Aerospace Sciences, 40(6), 321-343.
14. [14] Kelayeh, R. K., & Djavareshkian, M. H. (2021). Aerodynamic investigation of twist angle variation based on wing smarting for a flying wing. Chinese Journal of Aeronautics, 34(2), 201-216.
15. [15] Shevell, R. S. (1989). Fundamentals of flight. Pearson Education India.
16. [16] Kuzey, E. (2025) Düşük hızlı bir kanat modelinde burulma açısının kanat performansına etkisinin deneysel olarak araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tez No: 920564.
17. [17] Airfoiltools. 2023. “Airfoil database”. http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=sd7037-il, Son erişim tarihi: 05 Ocak 2023.
18. [18] BigFoil. 2025. “Airfoil database”. https://www.bigfoil.com/, Son erişim tarihi: 05 Şubat 2025.
19. [19] Dahendi, D. D., Yudhono, R., & Erissonia, A. A. (2023). ANALISIS CFD PADA SAYAP MINI GLIDER DENGAN PENAMPANG LOW REYNOLD NUMBER AIRFOIL DAN FOLDED FLAT PLATE AIRFOIL. Teknika STTKD: Jurnal Teknik, Elektronik, Engine, 9(2), 387-399.
20. [20] Zilstra, A., & Johnson, D. A. (2023). Large eddy simulation of transitional separated flow over a low Reynolds number cambered airfoil. Journal of Fluids Engineering, 145(3), 031303.
21. [21] Natarajan, K. (2022). Insight aerodynamic analysis on small‐scale wind turbines airfoils for low Reynolds number applications. Environmental Progress & Sustainable Energy, 41(4), e13807.
22. [22] Sangbori, M., Nejat, A., & Gharali, D. K. Aeroacoustics Simulation of a Dynamic Wind Turbine Blade Section Under Yaw Loads for Estimation of Noise Pollution. Available at SSRN 4529476.
23. [23] Zilstra, A., & Johnson, D. A. (2024). Validated Dynamic Stall Simulation of Pitching Low Reynolds Number Airfoils. AIAA Journal, 62(10), 3700-3712.
24. [24] Karpovich, E., & Kombaev, T. (2024). Enhancing the airfoil performance for a fixed-wing Martian aircraft. Aerospace Systems, 1-10.