Gurney flap yapısının kanat aerodinamik karakteristiğine etkisinin incelemesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, Gurney flap yapısının kanat aerodinamik karakteristiğine etkisinin incelenmesi gerçekleştirilmiştir. Kanat profili olarak çeşitli kullanım alanlarına sahip ve simetrik bir kanat profili olana NACA 0012 kanat profili kullanılmıştır. Çalışma bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) programlarından biri olan ANSYS Fluent ile sayısal olarak gerçekleştirilmiştir. Kanat veter uzunluğunun 1m olarak alındığı çalışmada, veter uzunluğuna bağlı olarak Reynolds sayısı 1 × 106 olarak alınmıştır. Analizlerde akışkan olarak hava kullanılmıştır. Çalışmada Reynolds sayısı sabit parametre olarak kabul edilmiş, Gurney flap açısı, hücum açısı, Gurney flap geometrisi ve türbülans modeli değişken parametre olarak kabul edilmiştir. Türbülans modeli olarak havacılıkta sıklıkla kullanılan Spalart-Allmaras (S-A) türbülans modeli ve Shear Stress Transport (SST) k-ω türbülans modeli kullanılmıştır. Türbülans model verileri literatürde bulunan deneysel ve sayısal veriler ile karşılaştırılmasında SST k-ω modelin literatür verileri ile ortalama korelasyon katsayısı 0,9519 elde edilmiştir. S-A model verilerinin literatür verileri ile ortalama korelasyon katsayısı 0,9254 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak S-A modeline kıyasla, SST k-ω modeli ile daha doğru çözüm elde edildiği belirlenmiştir. Analizde kullanılan Gurney flap açıları arasında 90°’lik açının optimum sonuç verdiği ve bu durumun literatür ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Optimum flap açısı olarak belirlenen 90°’lik Gurney flap açısısında hücum açısının 3°, 6°, 9°, 12°, 15°, 18° değerlerinde sırasıyla %90; %50,27; %36,03; %27,04; %18,36; %6,39 değerlerinde artış gözlemlenmiştir. Yarım Gurney flap yapsının 90°’lik Gurney flap yapısının yerine kullanılmasıyla birlikte hücum açısının 3°, 6°, 9°, 12°, 15°, 18° değerlerinde sırasıyla %15,92; %7,38; %5,33; %4,44; %4,39; %2,83; %6,715 artış gözlemlenmiştir. Aerodinamik verimleri karşılaştırıldığında en yüksek artış hücum açısının 0°’de %11,11 değerinde gerçekleşmiştir. Gurney flap geometrisinin incelenmesinde yarım Gurney flap yapısının aerodinamik karakteristiğinin, klasik Gurney flap yapısına benzer olduğu ve bu nedenle yarım Gurney flap yapısının kullanılmasının uygulamalarda ağırlık faktörü açısından daha avantajlı olacağı sonucuna ulaşılmıştır

In this thesis, the effect of the Gurney flap Structure on airfoil aerodynamic characteristics was investigated. NACA 0012 airfoil profile which has various usage areas and has a symmetrical airfoil, is used as an airfoil. The study was carried out numerically with ANSYS Fluent, one of the computational fluid dynamics (HAD) programs. In the study where the wing chordlength was taken as 1m, the Reynolds number was taken as Re=1 × 106 depending on the chordlength. Reynolds number was accepted as a constant parameter, Gurney flap angle, angle of attack, Gurney flap geometry and turbulence model were accepted as variable parameters. Spalart-Allmaras (S-A) and Shear Stress Transport (SST) k-ω turbulence models which are frequently used often in aviation were used. In the comparison of turbulence model data with experimental and numerical data in the literature, the average correlation coefficient of SST k-ω model with literature data was 0.9519. The average correlation coefficient of the S-A model data with the literature data was calculated as 0.9254. As a result, it was determined that a more accurate solution was obtained with the SST k-ω model compared to the S-A model. It has been observed that the 90° angle among the Gurney flap angles used in the analysis gives optimum results and this situation is compatible with the literature. At the 90° Gurney flap angle, which is determined as the optimum flap angle, the angle of attack is 90%, at the values α of 3°, 6°, 9°, 12°, 15° and 18°, respectively; 50.27%; 36.03%; 27.04%; 18.36%; an increase of 6.39% was observed. With the use of half Gurney flap structure instead of 90° Gurney flap structure, the angle of attack of 3°, 6°, 9°, 12°, 15°, 18° values are 15.92%, respectively; 7.38%; 5.33%; 4.44%; 4.39%; 2.83%; An increase of 6,715% was observed. When the aerodynamic efficiency is compared, the highest increase occurred at 0° of the angle of attack, at 11.11%. In the examination of the Gurney flap geometry, it has been concluded that the aerodynamic characteristics of the half Gurney flap structure are similar to the classical Gurney flap structure, and therefore the use of the half Gurney flap structure will be more advantageous in terms of weight factor in applications