Benzer Kamburluğa Sahip Kanat Profillerinin Aerodinamik Analizi

Özet

Airfoil (kanat), daha düşük sürükleme ile yeterli miktarda taşıma üreterek uçağı havada tutan ve herhangi bir hava aracında önemli bir rol oynayan aerodinamik gövdedir. Kanat yapısının gelişimi boyunca kanatta maksimum taşıma üretebilmek için kanadın alt yüzeyindeki yüksek basınç ve üst yüzeyindeki düşük basınç kavramları ile ilgilenilmiştir. Ve bu kavramlar kanat profilinin alt yüzeyindeki hava hızının düşük, üst yüzeyindeki hava hızının yüksek olacağını göstermektedir. İstenen aerodinamik özelliklere sahip kanat profili şeklinin tasarımı bugüne kadar zorluklar çıkarmıştır. Havacılığın ilk yıllarında kanat tasarımları rastgele hazırlanmış ve akış alanında/bölümünde test edilmiştir, sonrasında ise Wright kardeşler kambura sahip profil kullanmışlardır. Günümüzde, NACA ise rastgele değil, formüller kullanarak airfoil üretmemize yardımcı olan uygun bir tanımlama yapmıştır. CFD yöntemi sıvının gerçek zamanlı davranışını dikkate alarak simülasyon gerçekleştirmek için kullanılan güçlü bir araçtır. Bu makalenin amacı, ANSYS Fluent kullanılarak AG35, NACA 4412, NACA 23012 ve TL54 kanat profilleri etrafındaki dış akışın simüle edilmiş bir modelini üretmek ve literatürden elde edilen deneysel verilerin ışığında düşük bir hız da (22,22 m/s) test edilerek doğrulamaktır. İki boyutta oluşturulan geometriler, seçilen kanat profiliyle 3 boyutta tasarlanmıştır. Kanat profillerini analiz etme yöntemi olarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) seçilmiştir. 0 ila 20 derece arası hücum açılarında geliştirilen kanat profilleri, gerçek rüzgâr tüneli boyutuna eşdeğer hesaplama bölgesinde, denklemler ise RNG k-Epsilon türbülans modeli ile çözülmüştür. Izgara oluşturma süreci Ansys Mesher ile, çözüm adımı ve sonuç görüntüleme işlemleri CFD Post programı ile gerçekleştirilmiştir. Düşük hız ve yüksek taşımaya sahip kanat profillerinin analizi, sürükleme katsayısı, kaldırma katsayısı ve kaldırma-sürükleme oranı üzerindeki etkisi sayısal yöntem ile araştırılmıştır. NACA 4412 profili için maksimum verimlilik elde edilmiştir.

Abstract

Airfoil (wing) is an aerodynamic body that keeps the plane in the air and plays an important role in any aircraft byproducing enough transportation with lower drag. Throughout the development of the wing structure, the concepts of highpressure on the lower surface of the wing and low pressure on the upper surface have been dealt with to produce maximumtransport in the wing. And these concepts show that the air velocity on the lower surface of the wing profile will be lowand the air velocity on the upper surface will be high. The design of the wing profile shape with the desired aerodynamicfeatures has been challenging to date. In the first years of aviation, wing designs were randomly prepared and tested inthe flow area / section, after which the Wright brothers used a profile with a hump. Today, NACA has made an appropriatedefinition that helps us produce airfoils using formulas, not random ones. The CFD method is a powerful tool forsimulating the real-time behavior of the liquid. The purpose of this article is to produce a simulated model of the outerflow around the AG35, NACA 4412, NACA 23012 and TL54 wing profiles using ANSYS Fluent and to verify by testingat a low speed (22.22 m/s) in the light of the experimental data from the literature. The geometries created in twodimensions are designed in 3 dimensions with the selected wing profile. Computational fluid dynamics (CFD) was chosenas the method of analyzing the wing profiles. Wing profiles developed at from 0 to 20-degree attack angles are solved inthe calculation area equivalent to true wind tunnel size, and equations are solved with RNG k-Epsilon turbulence model.The grid creation process was carried out with Ansys Mesher, the solution step and result display operations wereperformed with the CFD Post program. The analysis of the wing profiles with low speed and high transport, dragcoefficient, lift coefficient and effect on lift-drag ratio were investigated by numerical method. Maximum efficiency hasbeen achieved for the NACA 4412 profile.