FBE- Uçak ve Uzay Mühendisliği Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir. Araştırma konuları:
Teorik, hesaplamalı ve deneysel aerodinamik ve akışkanlar dinamiği,
Teorik, hesaplamalı ve deneysel yapısal analiz ve tasarım,
Hava araçlarının tasarımı, uçuş dinamiği ve performansı,
Uzay aracı tasarımı,
İnsansız hava taşıtları,
Mekanik titreşimler ve yapısal dinamik,
Termal sistemlerin tasarımı ve optimizasyonu vb.
Gözat
Yazar "Acar, Hayri" ile FBE- Uçak ve Uzay Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeA parallel monolithic approach for the numerical simulation of fluid-structure interaction problems(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016) Eken, Ali ; Acar, Hayri ; 421178 ; Uçak ve Uzay Mühendisliği ; Aeronautics and Astronautics EngineeringBu çalışmada akışkan-yapı etkileşimi (FSI) problemlerinin paralel tam bağlaşık bir çözüm yaklaşımıyla simülasyonuna yönelik özgün bir sayısal algoritma geliştirilmiştir. Problemin akışkan kısmi için daimi olmayan, sıkıştırılamaz Navier-Stokes denklemleri, Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formda kullanılmıştır. Akışkan için ALE tabanlı bu hareket denklemleri, yapısal olmayan bir sonlu hacimler yaklaşımı ile ayrıklaştırılmıştır. Bu ayrıklaştırmada birincil değişkenler kenar-merkezli bir şema ile konumlandırılmıştır. Bu konumlandırmada, hız vektörü komponentleri her hücre yüzünün orta noktasında tanımlanmışken, basınç ise eleman merkezinde tanımlanmaktadır. Birincil değişkenlerin bu şekilde konumlanması kararlı bir sayısal şema oluşmasını sağlamaktadır ve basınç-hız bağlaştırması için fazladan düzenlemeler yapılmasına gerek duyulmamaktadır. Bu sonlu hacimler yaklaşımının en çekici tarafı, üniform Kartezyen çözüm ağlarında, klasik MAC (Marker and Cell) şemasında olduğu gibi, Poisson denklemi için klasik yedi-nokta Laplace operatörüne yol açmasıdır. Bu durum, çoğunlukla akışkan alt problemi hesaplama kaynaklarının büyük kısmına ihtiyaç duyduğundan, özellikle büyük ölçekli akışkan-yapı etkileşimi problemlerinin çözümünde çözüm veriminin artırılması acısından çok önemlidir. ALE tabanlı sonlu hacimler yaklaşımında, doğruluk ve kararlılık acısından dikkate alınması gereken başka bir nokta da kullanılacak çözüm ağı hareketi yöntemidir. ALE yönteminde çözüm ağı akışkan ve kati sınırları arasındaki ara yüzü takip eder ve hareket denklemleri hareketli bir çözüm ağında ayrıklaştırılır. Bu durum da zaman integrasyon şemasının doğruluğu ve kararlılığı açısından, çözüm ağı hareketine özel şartlar empoze edilmesini gerektirir. Bu şartlar, ayrık geometrik korunun yasasının (DGCL) uygulanması ile sağlanmaktadır. Bu çalışmada, mesh hareketinden kaynaklı akılar geometrik korunum yasası ayrıklaştırma seviyesinde sağlanacak şekilde hesaplanmaktadır. Süreklilik denkleminin her eleman içinde sağlanması için de özel bir dikkat sarf edilmiştir. Her elemen için süreklilik denkleminin toplamı çözüm alanı sınırlarına tam bir şekilde indirgenebilir ki bu da özellik global kütle korunumu acısından çok önemlidir. Akışkan bölgesinde zaman integrasyonu için ikinci mertebeden geri farklar formülü kullanılmaktadır. Çözüm ağı deformasyonu algoritması için verimli cebirsel bir yöntem uygulanmıştır. Bu yöntemde, akışkan iç bölgesindeki çözüm noktaları, akışkan-yapı ara yüzündeki en yakın çözüm noktalarının eksponensiyel bir deplasman fonksiyonuna göre deforme edilmektedir. Uygulanan bu cebirsel yöntemin en temel avantajı, oldukça spars cebirsel bir denkleme yol açmasıdır ki bu da bütün algoritmanın verimi acısından çok önemlidir. Yapı bölgesinin deformasyonu Saint Venant-Kirchhoff malzeme modelinin uygunluk denklemlerine dayanmaktadır. Bu yöntem yapının büyük elastik deplasman gösterdiği geometrik doğrusal olmayan problemlere uygulanabilmektedir. Yapı bölgesi hareket denklemlerinin ayrıklaştırması Lagrangian bir çerçevede klasik Galerkin sonlu hacimler yöntemine dayanmaktadır. Üç boyutlu sonlu elemanlar ayrıklaştırmasında 8-nodlu, eş-parametreli 6-yuzlu elemanlar kullanılmakta iken, iki boyutlu ayrıklaştırmalarda 4-nodlu dörtgen elemanlar kullanılmıştır. Yapısal katılık matrisi, kütle matrisi ve kuvvet vektörüne ait integraller 2-nokta Gauss tümlevi (Gauss quadrature) yöntemi ile hesaplanmaktadır. Yapı bölgesi denklemlerinin zaman integrasyonunda ise genelleştirilmiş-α yöntemi uygulanmıştır. Bu yöntem, yapının hız ve yer değiştirmeleri için Newmark tipi yaklaşımlar kullanan, tek-adim implicit, ikince mertebe bir integrasyon yöntemidir. Bu yöntemde, sayısal algoritmanın yüksek frekans sönümleme karakteri, uygun genelleştirilmiş-α parametreleri seçilerek kolaca kontrol edilebilir. Yapısal dinamik denklemlerinin doğrusallaştırılması, Newton tipi bir algoritmaya dayanmaktadır. Bu algoritmada, denklem sisteminin Jacobian matrisi her zaman adımında tam hesaplanmamaktadır. Bu yaklaşım ALE tabanlı akışkan bölgesi denklemleri için de uygulanmıştır. Aksi halde tam Newton yöntemini, tam bağlaşık denklem sisteminde fazladan sıfır olmayan bloklar oluşmasına neden olmakta ve bu da hafıza gereksinimlerini özellikle 3-boyutlu hesaplamalarda oldukça artırmaktadır. Akışkan ve yapı bölgelerine ait denklemlerin çözümü tam bağlaşık bir yaklaşıma dayanmaktadır. Bu yaklaşımda, akışkan ve yapı denklemleri tek bir denklem sistemi oluşacak şekilde inşa edilmektedir ve bu denklem sistemi her zaman adımında tam bağlaşık şekilde çözülmektedir. Akışkan ve yapı bölgeleri arasında bağlaştırma, akışkan-yapı ara yüzü boyunca birbirine uyumlu akışkan ve yapı çözüm ağları kullanılmasıyla basitleştirilmiştir. Hali hazırdaki monolitik FSI çözücü, ortaya çıkan tam bağlaşık denklem sisteminin çözümünde, ön-koşulu bir Krylov alt uzay metodu kullanmaktadır. Hızın diverjansinin sıfır olması koşulu nedeniyle oluşan sıfır blok diyagonal, bütün sitem için verimli ön-koşullandırıcıların uygulanmasını zorlaştırmaktadır. Mevcut yöntemde ise, orijinal sistemdeki sıfır blok yerine ölçeklenmiş bir ayrık Laplacian oluşturan bir üst üçgen sağ ön-koşullandırıcı uygulanmaktadır. Bu ön-koşullandırma, matris-matris çarpımları nedeniyle sıfır olmayan eleman sayısında belirgin bir artışa neden olduğu için, ön-koşullandırıcının sıfır olmayan bloğu hesaplama açısından daha az pahalı bir matris ise değiştirilmektedir. Momentum denkleminde basınç gradyanlarına olan katkı, hız vektörlerinin ayrıklaştırıldığı ortak eleman yüzeyini paylasan sağ ve soldaki elemanlardan olduğundan, kullanılan bu matris sadece bu katkılardan kaynaklanan terimleri içermektedir. Bu yaklaşım iteratif çözücünün yakınsama karakterini çok belirgin şekilde etkilemese de, özellikle 3-boyutlu hesaplamalarda, hesaplama zamanı ve hafıza gereksinimlerinde ciddi azamlar sağlamaktadır. Mevcut tek seviye iteratif çözüm yaklaşımı, sistemin simetrik olmayan doğası gereği, kısıtlı aditif Schwarz ön-koşullu esnek GMRES(m) (restricted additive Schwarz preconditioned flexible GMRES) Krylov alt uzay algoritmasına dayanmaktadır. Sistemin her alt bölgesinde blok ILU faktorizasyonu uygulanmıştır. Cebirsel denklemlerin doğasından kaynaklanan doğrusal olmama durumu nedeniyle, yeterince tatmin edici bir yakınsama kriterine ulaşıncaya kadar her zaman adımında alt-iterasyonlar uygulanmıştır. Mevcut ön-koşullu Krylov alt uzay algoritması, matris-matris çarpımları ve kısıtlı aditif Schwarz ön-koşullandırıcı uygulaması için PETSc (Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation) kütüphanesi kullanılmıştır. Bu kütüphane, doğrusal ve doğrusal olmayan denklem çözücülerinin paralel impilementasyonu için oluşturulmuş veri yapıları ve rutinleri içermektedir. Bütün akışkan-yapı ara yüzünün yapısal olmayan çözüm ağı, METIS kütüphanesi kullanılarak alt parçalara ayrılmıştır. Bu kütüphane, yapısal olmayan grafik ve çözüm ağlarının paralel programlamaya yönelik parçalanması için geliştirilmiş programlar içeren bir kütüphanedir. Geliştirilen bu FSI çözücünün doğruluğunu test etmek ve önerilen algoritmanın ölçeklenme karakterini incelemek amacıyla, mevcut metot literatürde sıklıkla adres edilen birçok FSI test problemine uygulanmıştır. İlk doğrulama örneği oldukça popüler 2-boyutlu bir FSI test problemidir. Problem rijit dairesel bir engel arkasına yerleştirilmiş elastik bir çubuk ile etkileşime giren Newtonian bir akıştan oluşmaktadır. Elastik çubuk akis bölgesinin alt ve üst duvarları arasında asimetrik yerleştirilmiştir ve bu akışkan yapı etkileşimi senaryosunda, engelden kopan ve ilerleyen girdapların elastik çizim üzerinde indüklediği periyodik titreşimler oluşmaktadır. Bu test probleminde hem daimi hem de daimi olmayan durumlar dikkate alınmıştır. Geliştirilen algoritmanın çözüm ağı yakınsama ve ölçeklenme karakterinin ortaya konulması amacıyla, üç fark çözüm ağı çözünürlüğü dikkate alınmıştır. Çözüm ağı çözünürlüğünün, işlemci sayısının, ILU(k) ön-koşullandırıcı seviyesinin ve kısıtlı aditif Schwarz ön-koşullandırıcıdaki üst üste binme miktarının performansa etkileri ortaya konulmuştur. Bu test probleminde elde edilen sonuçlar literatürdeki birçok çözümle karşılaştırılmış ve mevcut çözücünün doğruluğu ispat edilmiştir. İkinci FSI test probleminde yine literatürde sıklıkla adres edilen 3-boyutlu bir konfigürasyon dikkate alınmıştır. Bu problem konfigürasyonu basitçe elastik arterlerden kan akisini simüle etmektedir. Problemde sıkıştırılamaz viskoz bir akis esnek dairesel bir tüp ile çevrelenmiştir ve empoze edilen sinir koşulları ile elastik tüpte zamana bağlı radyal ve eksenel deplasmanlar oluşturacak şekilde ilerleyen bir dalga çözümüne ulaşılmaktadır. Bu 3-boyutlu test problemi için de bir ölçeklenme testi yapılmıştır. Bu test için iki farklı çözüm ağı çözünürlüğü dikkate alin mistir. Radyal deplasmanlar için hesaplanan sonuçların literatür ile iyi uyum içinde olduğu gösterilmiştir. Takip eden 3-boyutlu FSI test problemlerinden bir diğeri dikdörtgensel bir kanal içine yerleştirilmiş elastik bir cisimden oluşmakta ve daimi bir akis çözümü vermektedir. Cisim üzerinde bir kontrol noktasının deplasman çözümü verilmiş ve literatür ile olan uyumu gösterilmiştir. Dördüncü test problemi, dikdörtgensel bir engel arkasına yerleştirilmiş bir bayrağın girdap indüklü titreşimlerini modelleyen 3-boyutlu bir konfigürasyondur. Bu problem için mevcut hesaplamalar oldukça yüksek çözünürlüklü bir çözüm ağında yapılmıştır. Bu test problem bilgisayar gücü açısından oldukça zorlayıcı olsa da mevcut FSI algoritması belirgin bir performans kaybı yasamadan benzer ölçeklenme özellikleri göstermiştir. Son test problemi, geliştirilen FSI algoritmasının, özellikle akışkan bölgesi yapı bölgesi ile tamamen çevrelendiği durumlarda, kütle korunum kabiliyetinin ortaya konulması amacıyla tasarlanmıştır. Bu amaçla tasarlanan problem, paralel rijit duvarlar arasına simetrik olarak yerleştirilmiş iki boyutlu dairesel elastik bir yüzükten oluşmaktadır. Bu dairesel yapı bir akışkan ile çevrelenmiş olmakla birlikte kendisi de bir akışkan bölgesini çevrelemektedir. Bu konfigürasyon basitçe kırmızı kan hücrelerinin düşük Reynolds sayılı akışta deformasyonunu simüle etmektedir. Bu son test problemi, geliştirilen algoritmanın, kullanılan uyumlu FSI ara yüz şartı ile makine hassasiyetinde kütle korunumunu sağladığını göstermektedir. FSI çözücüsünün doğrulanması amacıyla yapılan sayısal deneylerden sonra, mevcut algoritma kardiyovaskular akışkan-yapı etkileşiminde sıklıkla karşılaşın gerçekçi bir problemin çözümünde kullanılmıştır. Bu akışkan-yapı etkileşimi problemi, damar çatallanma tepesinde anevrizma ihtiva eden bir beyin arterinde impulsif olarak başlatılan bir FSI problemidir. Kan Newtonian bir akışkan olarak, damar duvarı ise Saint Venant Kirchhoff modeline uygun bir elastik malzeme olarak modellenmiştir. Başlangıçta kullanılan tamamen hegzahedral konformal çözüm ağı oktree metodu kullanılarak oluşturulmuştur. Akışkan hız alanı, kan basıncı, duvar kayma gerilmeleri gibi birçok hemodinamik büyüklüğün yanında, zamana bağlı damar duvar deplasmanları hesaplanmıştır. İyi ölçeklenme karakteri bu problemde de elde edilmiştir. Bu çalışmada geliştirilen FSI çözücüsünün geliştirme ve test aşamalarında kullanılan yöntemler özetlenmiştir. Mevcut yöntemin avantaj ve dezavantajlarına değinilmiş ve muhtemel gelecek uygulamalarından bahsedilmiştir.
-
ÖgeExperimental investigation of helicopter fuselage aerodynamics(Institute of Science and Technology, 2004) Topal, Mehmet Ceylan ; Acar, Hayri ; 151414 ; Aeronautics and Astronautics EngineeringBu çalışmada rüzgar tüneli deneyleri, ITU Trisonik Araştırma Merkezinin tesisleri kullanılarak yapılmıştır. Eiffel ve Gümüşsüyü rüzgar tünelleri bu çalışmada kullanılmıştır. Helicopter gövdesinin detaylı aerodinamik incelemesi yapılmıştır. Gövde etrafındaki akım niteliksel niceliksel yöntemlerle incelenmiştir. Ayrıca iki farklı gövdeye ait karakteristik aerodinamik katsayılar ve bu katsayıların hücum ve sapma açısıyla nasıl değiştiği deneysel yöntemlerle belirlenmiş, karşılaştırmaları yapılmıştır.
-
ÖgeFlow separation(Institute of Science and Technology, 1991) Acar, Hayri ; Atlı, Veysel ; 19415 ; Aeronautics and Astronautics EngineeringAkün ayrılması akışkanlar mekaniği ve aerodinamiğin en karmaşık ve dolayısı ile incelenmesi en zor olaylarından bindir. Buna karşılık mühendislikteki birçok uygu lamada akım ayrılması oluşmaktadır. Bu nedenle akım ayrılmasının incelenmesi ayrı bir öneme sahiptir. Olayın fiziksel olarak açıklanması genellikle deneysel çalışmalardan elde edil mektedir. Ayrıca hesaplama metodlarının ve teorinin geliştirilmesi ve desteklenmesi açısından da deneysel çalışmalar gerekmektedir. Akım ayrılması incelemelerinde deney şartlarına göre uygun deney tekniği seçilmelidir. Akım alanının hareketli olarak görüntülenebilmesi akım ayrılmasının anlaşıl ması açısından önemlidir. Ayrıca akım görünürlüğü deneyleri kalitatif olarak en çabuk ve en etkili deney tekniğidir. Akım ayrılmasının yeri ve ayrılmış akımın karakteristikleri kantitatif olarak hız profili, yüzey sürükleme katsayısı ve ısı transferi ölçümleri ile bulunabilir. Fakat kayma tabakası çok küçük ve ince olduğu için ölçme aletlerinin de ona göre akımı bozmayacak şekilde küçük olması gerekmektedir. Kayma tabakası hız profilleri genellikle sıcak-tel anemometresi ile ölçülmektedir. Aerodinamik elemanların maksimum performansını genellikle akım ayrılması olayının belirlemesi nedeniyle, akışkanlar mekaniği çalışmalarının esas amacı sınır ta baka aynim asının tamamen belirlenebilmesi olmalıdır. Yani akım karakteristikleri ve geometri, Reynolds ve Mach sayısı gibi önemli parametrelerin etkisi incelenmelidir. Bu amaçla bu çalışmada küt burunlu eksenel simetrik silindir etrafındaki akım ayrılması deneysel olarak incelenmiştir. Narinlik oranı ve Reynolds sayısı (model çapına bağlı) parametre olarak seçilmiştir. Akım ayrılmasını meydana getiren nedenler geometrik süreksizlik ve ters basınç vı gradyantıdır. Bu etkilerin meydana gelişine bağlı olarak değişik akım ayrılması hallerine rastlanabilir. Kut burunla bir silindir etrafındaki akım ayrılması halinde ayrılma yeri sabit ve burun kısmında olmasına karşılık akım genel olarak eksenel simetriktir ve yapısı küt burunlu levha üzerindeki iki boyutlu akım ayrılmasına nisbeten daha karışıktır. Fakat küt burunlu levha haline kıyasla daha çok uygulama alanı olan küt burunlu silindir hali için çalışmalar daha azdır. Deneyler, İTÜ 50x50x200cm deney odası kesitli açık devreli Subsonik Hava Tüneli'nde yapılmıştır. Serbest akım hızı 10 m/s'dir. Bu hıza karşılık gelen türbülans şiddeti.3%'tür. Narinlik oranının akım alanına etkisinin incelendiği deneylerde akım görü nürlüğü ve basınç ölçümü teknikleri kullanılmıştır. Akım görünürlüğü deneylerinde yağ-fîlmi methodu seçilmiştir. Bu teknik hava akımına maruz cisim yüzeyi üzerindeki akım çizgilerinin çabuk ve kolay olarak resimlenebilmesini sağlar. Sürtünme kuvvetine bağlı olarak hava akımı katı yüzey üzerine sürülen yağı beraberinde götürür. Geride kalan boya maddesi ise akım ayrılması ve yapışması gibi fiziksel olaylar hakkında kual- itatif olarak bilgi verir. Eğer yüzey sürükleme çizgileri bir çizgi etrafında birleşiyorsa yüzey üzerindeki yağlar bu çizgi etrafında toplanır. Bu çizgiye "Ayrılma çizgisi" denir. Eğer yüzey sürükleme çizgileri bir çizgi üzerinden uzaklaşıyorsa bu çizgiye de "Tekrar yapışma hattı" denir. Bu çalışmada 10 numaralı makina yağı, gaz yağı ve karbon tozu nun uygun bir şekilde karıştınlmasıyla elde edilen sıvı, beyaz renkli modeller üzerine sürülüp (d=50mm, L/d=3.1,4.0,5.0,9.2), hava akımına maruz bırakıldıktan sonra, akün çizgilerinin fotoğrafları çekilmiştir. Fotoğraflardan elde edilen sonuçlara gore narinlik oranı azaldıkça tekrar yapışma hattının model burnundan olan uzaklığının azaldığı ve narinlik oram (L/d) 5, değerine kadar küt burunlu silindir etrafındaki akımı etkilediği, bu değerden sonra ise narinlik oranının etkisinin ortadan kalktığı görülmüştür. Basınç ölçümü deneylerinde ise 9 ayn model kullanılmıştır (d=50mm, L/d= 3.1, 4.0, 5.0, 5.94, 6.92, 7.5, 7.92, 8.28, 9.2). Basınç pirizleri model yüzeyi üzerinde ve simetri ekseni doğrultusunda burundan itibaren 4d uzaklığa kadar 18 adet yerleştirilmiş tir. Deneylerde 2 adet mikromanometre kullanılmıştır. Bunlardan biri dinamik basınç ölçümünde, diğeri ise model yüzeyi üzerindeki pirizlerden alman basınç ile serbest akım statik basıncı arasındaki farkın ölçümünde kullanılmıştır. Simetri ekseni boyunca model yüzeyi üzerindeki basınç katsayısı dağılımının vu c,= Pi-Pco eşitliği ile bulunduğu bu deneylerde narinlik oranının küt burunlu silindir etrafındaki akım alanına etkisi hakkında akım görünürlüğü deneylerinde elde edilen sonuç doğrulan mıştır. Narinlik oranı azaldıkça modelin arka yüzeyindeki akımm hızlandığı ve basınç katsayısı "O" değerine daha küçük x/d değerinde ulaştığı ve L/d'nin 5'ten büyük olması halinde narinlik oranındaki değişimler akım alanını etkilemediği görülmüştür. Reynolds sayısının akün alanına etkisinin incelendiği deneylerde ise sıcak-tel anemometresi kullanılmıştır. Sıcak-tel anemometresinin ölçü ucu, elektrikle ısıtılan bir telden ibarettir. Akışkan akımı telin soğumasına, dolayısı ile direncinin azalmasına neden olur. Telin sıcaklığını sabit tutabilmek için gerekli akım ölçülerek hava hızı tayin edilebilir. Sıcak-tel anemometresi şu ünitelerden oluşmuştur: 1- Güç Ünitesi. 2- Filtre. 3- Dijital Voltmetre. 4- RMS Ünitesi. 5- Lineerleştirme Ünitesi. 6- Sıcak-tel probu 7- Hareket Mekanizması. 8- Hareketi sağlayan motor. 9- Hareket Kontrol Ünitesi 10- Data Acquasition Ünitesi. 11- Bilgisayar. Anemometrenin voltaj çıktısı (E) ile hava akım hızı (U) arasındaki bağıntı: E2 = El + BxU^m şeklindedir. Burada B ve m sıcak-tel probu ve sıcak-tel ile hava akımı arasındaki sıcaklık farkı ile ilgili sabitlerdir. E0 ise hava akım hızı sıfır olduğu zaman anemometrenin gösterdiği voltaj değeridir. Eğer sistemde bir lineerleştirme ünitesi kullanılırsa lineerleştirme ünitesinin voltaj çıktısı (Eı) ile hava hızı (U) arasında lineer bir bağıntı vardın vıu V = KxEi Burada E, E0 ve Et volt, U ise m/sn cinsindendir. K bir sabittir ve K=10 olacak şekilde lineerleştirme ünitesi ayarlanabilir. Akım görünürlüğü ve basınç ölçümü deneylerinin sonuçlarına gore narinlik oranının değeri yaklaşık olarak 5'ten büyük alınırsa, narinlik oranındaki değişimlerin akım alanını etkilemediği bulunmuştu. Bunun için Reynolds sayısının parametre olarak seçildiği deneylerde, modellerin narinlik oranı 7.5 olarak seçilmiştir. Bu deneylerde kullanılan modellere ait çapa bağlı Reynolds sayılan ise sırasıyla şöyledir: 3.45x10*, 5.18xl04,7.59a;104. Sıcak-tel anemometresi akımın yönünü belirleyemez. Anemometrenin çıktısı her zaman pozitiftir. Fakat akım ayrılması sonucunda oluşan hava habbeciği içinde ters akım bölgesi vardır. Bu bölge anemometre çıktılarında, yüzeye yakın bölgede bir artış ve tekrar azalma ile ayni; edilebilir. Hız profillrinde, bu bölge bulunarak ve bu bölgedeki hız değerlerinin direkt negatif değeri alınarak düzeltme yapılmıştır. Hız ve türbülans profillerinden faydalanarak akımın tekrar yapışma hattı, akım habbeciği boyutları ve şuur tabaka kalınlıkları bulunmuştur. Limit akım çizgisi akım fonksiyonunun ( = 0) sıfır olduğu noktalar bulunarak çizilmiştir. Akım küt burunlu silindirin burun kısmında kopuyor ve belli bir uzaklıkta yüzeye tekrar yapışıyor, bunun sonucunda da akım habbeciği oluşuyor. Akım habbeciğinin model yüzeyinden olan dik uzaklığı model burnundan itibaren artıp, bir maksimum değerden sonra tekrar azalmak tadır. Akım habbeciği içinde bir dönme bölgesi ve dolayısı ile ters akım oluşmaktadır. Akım habbeciğinin içinde bulunan istasyonlarda ki akım hızı, y doğrultusunda gidildik çe, serbest akün hızmdan büyük bir değere ulaşmaktadır ve daha sonra serbest akım hızı değerine kadar azalmaktadır. Akım habbeciğinden sonra şuur tabaka kalınlığı model yüzeyi boyunca kalınlaşmaktadır. Türbülansın maksimum olduğu noktalar akım habbeciği yüksekliği ile benzer bir davranış göstermektedir ve bu noktalar hız gradyantuun büyük olduğu noktalara tekabül etmektedir. Akım habbeciği içindeki istasyonlarda türbülans küçük bir mak simum değere sahiptir. Akım habbeciğinin üst kısmında kayma tabakası olduğu için buradaki türbülans dağılımı şuur tabaka türbülans dağılımına benzemektedir. ıx Model yüzeyi üzerindeki Türbülans profillerinde, türbülans şiddetinin maksi mum değerlerinin x/d^e gore çizilen değişimi oldukça karışık bir yapıya sahiptir. Reynolds sayısının 3.45110* değeri için hız ve basınç dağılımları karşılaştınlırsa, hız dağılımından elde edilen tekrar yapışma noktası basmç dağılımında, basınç kat sayısının maksimum olduğu noktadan daha önceki bir noktaya tekabül etmektedir. Basınç katsayısının minimum olduğu nokta ise akım habbeciği yüksekliğinin yaklaşık olarak en büyük değerine karşılık gelmektedir. Reynolds sayısı arttırıldığında akım habbeciğinin boyu ve yüksekliği büyümek tedir. Fakat akım habbeciğinin boyutları d çapı ile boyutsuzlaştınhrsa tekrar yapışma noktasının yeri artan Reynolds sayısı ile sabit kalmaktadır. Habbecik yüksekliği ise d çapı arttırıldıkça boyutsuz olarak küçülmektedir. Akım habbeciğinin içinde bulunan istasyonlardaki hız profillerinde, akım hızı nın 1.01 Uoo olduğu, akım habbeciği dışında ise akım hızının.99 U^ olduğu noktaların grafiği çizilirse, bu noktaların dağılımı akım habbeciği yüksekliğinin yapısını verdiği görülmüştür. Ortak bir dağdım elde etmek için logaritmik eksen takımı kullanılmıştır. Boyutsuz eksen eksen takımı kullanılarak hız profilleri için universal bir eğri elde etmek amacıyla oluşturulan grafiklerde, Unj serbest hava akımı hızının yansıdır. yTef ise hız profilinde akım hızının referans hıza ulaştığı noktanın model yüzeyinden olan dik uzaklığıdır. Akım habbeciği içindeki istasyonlarda hız dağılımının düzeltme yapılmış bölgelerinde karışıklık olmasından dolayı inceleme yapılırken hız profilleri tek rar yapışma noktasından önce ve sonra olmak üzere iki gruba ayrılmıştır. 3 ayrı Reynolds sayısı için çizilen boyutsuz hız grafiği göstermiştir ki ters akımın oluştuğu bölge hariç hız profilleri için universal bir eğri elde edilebilir. Özellikle tekrar yapışma noktasından sonraki boyutsuz hız profilleri çok iyi bir uyum göstermiştir. Elde edilen sonuçlar sırasıyla şu şekilde genelleştirilebilir: 1- Küt burunlu silindir halinde narinlik oranı (L/d) akım alanı için önemli bir parame tredir. Narinlik oranının etkisini kaldırmak için (L/d) değeri, 5'ten büyük alınmalıdır. 2- Çapa bağlı Reynolds sayısı arttıkça küt burunlu silindirin burun kısmında oluşan akım habbeciğinin boyutları da büyümektedir. Fakat akım habbeciğinin boy ve yüksek- ligi d çapı ile boyutsuzlaştırılırsa, artan Reynolds sayısı ile, tekrar yapışma noktasının yeri denmemektedir ve boyutsuz habbecik yüksekliği küçülmektedir. 3- Ters akım bölgesi içindeki hız değeri 35% U^ değerine kadar ulaşmaktadır. Akım habbeciği içindeki istasyonlarda türbülansın maksimum olduğu noktalar yaklaşık olarak akım habbeciği yüksekliğine karşılık gelmektedir. 4- Özellikle tekrar yapışma noktasından sonraki hız profilleri için, boyutsuz eksen takımı kullanılarak, bir universal eğri elde edilebilir.
-
ÖgeKanat Performansını Arttırmak İçin Wınglet Tasarımı Ve Bir Uygulaması(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-02-16) Alacaci, Akif Giray ; Acar, Hayri ; 10065268 ; Uçak ve Uzay Mühendisliği ; Aerospace EngineeringBu tez çalışmasında Bayraktar Tb-2 taktik insansız hava aracına bir Winglet geometrisi tasarlanmış ve optimize edilmiştir. Çalışmanın amacı Winglet entegresi ile kanat aerodinamik verimliliğini minimum ağırlık eklentisi ile arttırmak olarak belirlenmiştir. Çalışmalara başlamadan önce bu konuda daha önce gerçekleştirilen çalışmalar, Winglet tarihi ve çeşitleri incelenmiş ve elde edilen bilgilere dayanılarak Winglet tasarım metodolojisi oluşturulmuştur. Oluşturulan metodoloji Winglet geometrisinde rol oynayan yedi ana parametreyi incelemeye yönelik olup ve incelenen insansız hava aracının uçuş koşullarındaki taşıma sürükleme oranına göre Winglet geometrilerini değerlendirmektedir. Winglet geometrisi yedi ana parametre ile belirlenmektedir. Bunlar; cant açısı, ok açısı, toe açısı, burulma açısı, Winglet genişliği, sivrilme oranı ve Winglet kanat profilidir. Analizlerin ilk aşamasında bahsedilen bu parametreler dikkate alınarak kanat performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Analizler de Winglet kanat profili için, kanatta kullanılan profile nazaran daha az kalınlıklı olmasından ve Winglet yapılarında tercih edilmesinden dolayı olarak KC-135 Winglet profili kullanılmıştır. Çalışmanın ilerleyen bölümlerinde analizler için açık kaynak olarak sunulan ve matlab tabanlı Tornado VLM kodunu otomatik bir şekilde kullanılmasını sağlayan bir yazılım geliştirilmiştir. Bu sayede analizler boyunca seçilen 384093 adet Winglet yapısına sahip kanat geometrisi daha sistematik ve daha hızlı bir şekilde incelenmiştir. Optimizasyon sürecinde Tornado paket programı kullanılmıştır. Maliyet analizi sonucunda en uygun Winglet genişliğinin 0,6 metre olduğuna karar verilmiştir. Bu Winglet genişliğine sahip bütün Winglet geometrileri içeresinden en verimli sonuç veren Winglet yapısı tespit edilmiş ve Bayraktar Tb-2 İHA için en uygun kanat ucu geometrisi olacağı görüşüne ulaşılmıştır. Tasarlanan Winglet geometrisinin sahip olduğu yüzey alanı kadar mevcut kanada aynı sivrilme oranı ile uzantı eklendiğinde ise kanat performans parametresinin yaklaşık %6 oranında düştüğü gözlenmiştir. Çalışmanın son bölümden ise elde edilen optimum Winglet geometrisi hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve deneysel olarak incelenmiştir. Analiz sonuçları ile daha önce elde edilen girdap kafes yöntemi sonuçları kıyaslanmış ve birbirleri ile uyumlu sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Bütün çalışmanın sonucunda Winglet tasarım metodolojisi oluşturulmuş ve bu metodoloji ile Bayraktar Tb-2 insansız hava aracı kanat performansını yaklaşık %9 oranında arttıran bir Winglet tasarlanmıştır.
-
ÖgeKiralama Yoluyla Bir Havayolu Şirketinin Kurulması(Fen Bilimleri Enstitüsü, 23.06.2011) Pardo, Metin ; Acar, Hayri ; 403121 ; Uçak ve Uzay Mühendisliği ; Aerospace EngineeringBu çalışmada özel bir iş planı ile faaliyet gösterecek olan bir havayolu işletmesinin yasal mevzuata uygun olarak kurulması ve yönetilmesi için uygulanması gereken prosedür incelenmiş ve finansal olarak analizi yapılmıştır. Bu iş planı, havacılık sektöründe sıkça başvurulan wet-lease ve dry-lease gibi kiralama türlerinin kullanılmasından oluşmaktadır. Örnek havayolu işletmesi 3 adet uçağı dry-lease yöntemi ile edinecek, işletme bünyesindeki personeli kullanarak başka bir havayolu şirketine wet-lease yöntemi ile kiralayacaktır. Böyle bir havayolu şirketinin kurulması için uyulması gereken yasal mevzuat olan SHY-6A Ticari Hava Taşıma İşletmeleri Yönetmeliği ve SHT-120.95 Hava Aracı Kiralama Usul ve Esasları Talimatı incelenmiş, finansal fizibilite analizi için işletmenin gelirleri ve giderleri literatürdeki birim fiyatlara uygun şekilde belirlenmiştir. Bunların sonucunda, işletmenin sıfır noktasının faaliyete geçtikten sonraki ikinci yılın sonu olduğu görülmüş ve üç yıllık fizibilite raporunda iç karlılık oranı %24 olmuştur. Bu oran yatırımın karlı bir yatırım olacağını göstermektedir.
-
ÖgeSlotlu roket/füze modelleri için aerodinamik performans kestirim yöntemlerinin iyileştirilmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-06-08) Atak, Bora ; Acar, Hayri ; 521081101 ; Aerospace Engineering ; Uçak ve Uzay MühendisliğiBu çalışmada, konvansiyonel roket/füzelerin aerodinamik katsayılarının belirlenmesine yönelik geliştirilen hızlı kestirim araçlarının, slotlu (gövde içine katlanabilir kanatlı) roket/füzelerin aerodinamik performans hesaplamalarında da kullanılabilmesi için yapılan iyileştirme çalışmaları anlatılmaktadır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği, bileşen-inşa metodu ve eşdeğer hücum açısı metodu modellerini bir arada kullanan bir yöntem (HAD-BİM) geliştirilmiştir. Bu yöntemin kullanılabilirliğini göstermek amacıyla jenerik bir tanksavar füze belirlenmiştir. Füzeyi oluşturan yüzeyler (gövde, kanat, kuyruk) için farklı uçuş koşullarında hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri yapılarak aerodinamik veri-tabanları üretilmiştir. Jenerik füzenin farklı konfigürasyonları için bileşen-inşa metodu ile hesaplanan taşıyıcı yüzey-gövde etkileşim faktörleri ve eşdeğer hücum açısı metodu kullanılarak hesaplanan taşıyıcı yüzeylere ait eşdeğer hücum açıları elde edilmiştir. Üretilen veri-tabanları, etkileşim faktörleri ve eşdeğer hücum açıları ile beraber kullanılarak belirlenen konfigürasyonlar için aerodinamik katsayıların hesaplanmasına yönelik kestirimler yapılmıştır. HAD-BİM sonuçları, konvansiyonel roket/füze aerodinamik analizlerinde yaygın olarak kullanılan hızlı kestirim araçlarından biri olan Missile DATCOM sonuçları ve tüm-konfigürasyon hesaplamalı akışkanlar dinamiği sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde geliştirilen yöntemin, slotlu roket/füze kavramsal aerodinamik tasarım ve analizlerinde kullanılabilecek düzeyde olduğu değerlendirilmektedir.
-
ÖgeSu altı araçları için yeni geliştirilen hidrodinamik modelleme yöntemleri kullanılarak otonom bir su altı aracının hidrodinamik karakteristiğinin incelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013) Arslan, Sertaç ; Acar, Hayri ; 335879 ; Uçak ve Uzay Mühendisliği Disiplinler Arası Yüksek Lisans Programıİnsansız su altı araçları günümüzde farklı amaçlar için kullanılabilen, sahip oldukları görevler ve alt sistemler sebebiyle farklı mühendislik disiplinlerini bir arada bulunduran kompleks sistemlerdir. Bir su altı aracının hangi amaç için kullanılacağına göre ilk olarak aracın teknik isterleri belirlenir. Aracın teknik isterleri sistem ve alt sistem seviyesinde ayrıklaştırılarak her bir sistemin kendi içinde tasarım gereksinimleri ortaya çıkmaktadır. Belirlenen sistem seviyesi ve alt sistem seviyesi gereksinimler doğrultusunda tasarlanacak bir su altı aracında farklı mühendislik disiplinlerin birbirleri ile kapalı çevrim iletişim halinde olmaları gerekmektedir. Bu süreçte su altı araçlarının sistem seviyesinde değerlendirilebilecek en temel mühendislik alanı hidrodinamiktir. Bir su altı aracına tanımlanan görevin yerine getirilmesinde hidrodinamik bölümü çok etkin bir rol oynamaktadır. Su altı aracının sahip olması istenilen özelliklere göre hidrodinamik tasarım belirlenir ve özgünleştirilerek, iyileştirilir. Hidrodinamik tasarımın nihai hale gelebilmesi için, o tasarımın hidrodinamik karakteristiğinin ortaya çıkartılması, hidrodinamik performansının belirlenmesi ve bu performansın tasarım gereksinimlerini karşılayabildiğinin gösterilmesi gerekmektedir. Bu iteratif sürecin içerisindeki en önemli aşamalardan biri aracın hidrodinamik karakteristiğinin ortaya çıkartılırken yapılan hidrodinamik katsayıların hesaplama işlemidir. Hidrodinamik katsayılar aracın hidrodinamik karakteristiğini belirleyen en önemli değerlerdir. Şöyle ki hidrodinamik performansın belirlenebilmesi ve tasarıma geri besleme yapılabilmesi için o aracın hidrodinamik katsayılarından oluşan veri tabanının oluşturulması ve performans hesaplamalarına beslenmesi gerekmektedir. Hidrodinamik tasarım da ancak, performans hesaplamaları sonucunda kabul&red edilebilir veya iyileştirilebilir. Dolayısıyla, hidrodinamik katsayıların doğru bir şekilde elde edilmesi, gerekli tasarımın yapılabilmesi ve istenilen performans karakteristiğine sahip olunabilmesi açısından oldukça önemlidir. Hidrodinamik katsayılar genel olarak üç farklı yöntem ile elde edilmektedir. Bunlar; deneysel yöntemler, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemleri ve ampirik yöntemlerdir. Deneysel yöntemler en güvenilir ve sağlıklı sonuç veren yöntemler olmasına rağmen, ciddi bir maddi kaynak gerektirmeleri, kurulumu ve kullanımı için de ciddi bir iş gücü gerektirmeleri sebebi ile her zaman tercih edilememektedir. Dolayısıyla deneysel yöntemler yerine alternatif yöntemler olan HAD yöntemleri ve ampirik yöntemler hidrodinamik tasarım ve analiz çalışmalarında kullanılabilmektedir.