TC. ESKİŞEHİR OSMANGAZİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UÇAK KANAT PROFİLİNİN HAD YAZILIMI İLE ANALİZİ

Transkript

1 TC. ESKİŞEHİR OSMANGAZİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UÇAK KANAT PROFİLİNİN HAD YAZILIMI İLE ANALİZİ Lisans Tezi Türker ERDOĞAN Durmuş TERZİOĞLU Tez Danışmanı Dr. Öğr. Üy. Hayriye Sevil Ergür Eskişehir 25/05/2018 1

2 ONAY Makine Mühendisliği Bölümü Mühendislik Araştırmaları (Pnömatik Sistem Araştırmaları) dersi Lisans öğrencileri; Durmuş TERZİOĞLU ve Türker ERDOĞAN nın çalışma projesi olarak hazırladığı UÇAK KANAT PROFİLİNİN HAD YAZILIMI İLE ANALİZİ başlıklı çalışması, jürimizce değerlendirilerek kabul edilmiştir. Dr. Öğr. Üy. Hayriye Sevil ERGÜR (Üye) Prof. Dr. Nejat KIRAÇ (Üye) Dr. Öğr. Üy. Nihal UĞURLUBİLEK (Üye) Makine Mühendisliği Mühendislik Araştırmaları Jürisi nin.../.../ tarihinde yapılan sözlü sınavında başarılı bulunmuştur. Başarı Notu (Ham ve harf notu) 2

3 İÇİNDEKİLER İçindekiler... 3 Kısaltmalar... 4 Şekil Listesi... 5 Tablo Listesi... 6 Teşekkür... 7 Özet Giriş Aerodinamik Aerodinamik Terimler... Error! Bookmark not defined Kamburluk Veter Uzunluğu Ortalama Aerodinamik Chord Kanat Yapısı ve Açıklık Oranı İncelik Oranı Basınç Merkezi Hucum Açısı Çekme Kuvveti Ağırlık Aerodinamik Bileşke Kaldırma Sürüklenme Tutuma Kaybı Parazit Sürükleme Kanat Profilleri Naca Nedir?... Error! Bookmark not defined. 4.2.Naca Profilleri NACA 8414 Kanat Profilinin Hesaplama Aşamaları NACA 8414 Kanat Profilinin Hesaplama Sonuçları Sonuçlar Kaynaklar 3

4 KISALTMALAR HAD NACA : Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği : National Advisory Committe for Aeronautics 4

5 Şekil Listesi Şekil 3.1. Camber (kamburluk) ve chord uzunluğu... Error! Bookmark not defined.0 Şekil 3.2. Ortalama veter uzunluğu... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.3. Kanat kalınlığı... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.4. Basınç merkezi... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.5. Hücum açısı... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.6. Uçağa etkiyen dört ana kuvvet... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.7. Kanat üzerindeki basınç dağılımı... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.8. Kaldırma ve sürüklenme kuvvet bileşenleri... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.9. Sürükleme ve kaldırma kuvveti katsayılarının hücum açısı ile değişimierror! Bookmark not defin Şekil 3.10.Tutunma Kaybı nın oluşması... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.11.Form (şekil) drag... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.12 Sürtünme Sürüklemesi... Error! Bookmark not defined. Şekil 3.13.Engel Sürüklemesi... Error! Bookmark not defined. Şekil 4.1. Kanat profili geometrisi... Error! Bookmark not defined. Şekil 4.2.Bazı kanat profilleri... Error! Bookmark not defined. Şekil rakamlı NACA kanat profilleri... Error! Bookmark not defined. Şekil rakamlı NACA kanat profilleri Şekil rakamlı NACA kanat profilleri Şekil 5.1. NACA kanat profiline göre oluşturulan kanat profili Şekil 5.2. Oluşturulan.dat dosyasındaki değerler ile PROFILSCAN programı kullanılarak kanat profilinin dxf uzantılı olarak kaydedilmiş hali Şekil 5.3..dxf uzantılı dosyanın SolidWorks yazılımına aktarılmış hali Şekil 5.4. Sketch halinden ekstrüzyon yöntemi ile modellenme (Genişlik=7000mm) Şekil 5.5. Analiz için gerekli olan kontrol hacminin sınır şartlarını oluşturacak alanın modellenmesi.. (En=10000mm, Boy=10000mm, Yükseklik=10000mm) Şekil 5.6. Oluşturulan kanat profili ve kontrol hacminin yerleşimi Şekil 5.7. Kanat profilindeki hücum açısı (5⁰ lik) Şekil 5.8. Kanat profiline ait kontrol hacminin yüksekliğinin gösterimi (Zemin kanat arası=5000mm) Şekil 5.9. Kanat ile kontrol hacminin analizden önceki son hali Şekil SolidWorks HAD yazılımı (Flow Simulation) arayüzü Şekil Analiz verilerinin girilmesi için genel ayarların açılması Şekil Genel ayarlarla analiz için kullanılacak sınır şartları

6 Şekil Akışkanın gireceği düzlemde giriş tipi olarak Inlet Mach Number ın seçimi (Bu işlem 0,7-1,2-2,0 Mach sayıları için tekrar yapılmıştır) Şekil Belirtilen giriş sınır şartının görünümü ve yönü Şekil Akışkanın çıkacağı düzlemde basınç ve açı seçimi (Bu işlem 0,7-1,2-2,0 Mach sayıları için tekrar yapılmıştır) Şekil Belirtilen çıkış sınır şartının görünümü ve yönü.... Error! Bookmark not defined. Şekil Kontrol hacmi için Mesh oluşturulması.... Error! Bookmark not defined. Şekil Genel Mesh hassaslığının belirlenmesi Şekil Oluşturulan genel Mesh Şekil Local Mesh belirlenmesi.... Error! Bookmark not defined. Şekil Detaylı Mesh istenen yüzeylerin seçilmesi... Error! Bookmark not defined. Şekil Mesh işlemi sonucu ve kanat profilinin görünüşü.... Error! Bookmark not defined. Şekil Analiz işlemine geçilmeden önce yapılan işlemlerin kontrolü ve kaydedilmesi Şekil Hesaplama işlemi sonuçları Şekil Kesit alınmış Basınç görüntüsü Şekil Kesit alınmış Basınç görüntüsü Şekil ,7-1,2-2,0 Mach sayıları için ayrı ayrı olarak hesaplama yapıldıktan sonra karşılaştırılması Şekil Görüntüleme şekillerinin üç farklı proje için karşılaştırılmasıerror! Bookmark not defined. Şekil Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin görsel olarak gösterilmesi. (Basınç değerleri atm)... Error! Bookmark not defined. Şekil Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin görsel olarak gösterilmesi. (Akış ipçikleri m/s)... Error! Bookmark not defined. Şekil Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin tablo olarak gösterilmesi Şekil Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin iterasyona bağlı grafik olarak değişiminin gösterilmesi.... Error! Bookmark not defined. Şekil Analiz sonuçlarının rapor haline getirilmesi.... Error! Bookmark not defined. Şekil 6.1. Farklı Mach sayılarında Basınç, Hız ve Akış İpçiklerinin genel görünüşüerror! Bookmark not def Şekil 6.2. Farklı Mach sayılarında basınç analizi... Error! Bookmark not defined. Şekil 6.3. Farklı Mach sayılarında hız analizi... Error! Bookmark not defined. Şekil 6.4. Farklı Mach sayılarında akış ipçiklerinin analizi TABLO LİSTESİ Tablo 6.1. Yapılan HAD analiz sonuçları

7 Teşekkür Tez konumuzun belirlenmesinde, araştırma aşamasında, yön tayininde ve tamamlanmasında destek olan değerli hocamız ve tez danışmanımız Sayın Dr. Öğr. Üy. Hayriye Sevil Ergür e bize ayırdığı değerli zamanı için minnettarız. Ayrıca bu çalışmamızda başından sonuna kadar desteklerini esirgemeyen, bize inanan, bizden yardımlarını esirgemeyen bildiklerini paylaşan ve bildiklerimizi paylaşmamızı öğreten hocalarımız Prof. Dr. Yaşar PANCAR a, Dr. Öğr. Üy.Özge ALTUN a ve Dr. Öğr. Üy. Sezcan YILMAZ a teşekkür ederiz. Bu zorlu süreçte her zaman yanımızda olan ailelerimize teşekkürü bir borç biliriz. 7

8 ÖZET Bu çalışmada; serbest akım bölgesinde NACA 8414 (National Advisory committe for Aeronautics) adlı kanat profili kullanılmıştır. Kanat profilinin SolidWorks programı ile geometrisi oluşturularak gerekli mesh (ağ örgüsü) yapısı düzenlenip model Fluent modülüne aktarılarak parametre değerleri atandıktan sonra hesaplamalı sayısal akış analizi yapılmıştır. Kanat profilinin etrafındaki akışkanın farklı hızlardaki (Mach ) davranışı, kaldırma ve sürükleme katsayıları ile kanat yüzeyleri üzerindeki basınç ve hız dağılımları incelenmiştir. Ayrıca Naca 8414 kanat profilinin farklı hızlardaki (Mach ) ve 5 hücum açısı için aerodinamik katsayıları, hız ve basınç dağılımları elde edilmiştir. 8

9 1.GİRİŞ: Aerodinamik yükleri teorik, deneysel, sayısal ve gelişmiş algoritma teknikleri gibi yöntemlerle elde etmek mümkündür. Deneysel çalışmalar gerçek ortam ve modelleme şeklinde yapılmaktadır. Gerçek ortam çalışması tasarlama işleminden çok iyileştirmeler için kullanılmaktadır. Sistem ve parça tasarımında genellikle modelleme yapılarak deneyleri içinde rüzgar tünelleri kullanılmaktadır. Modelleme çalışmaları şartlar aynı olduğunda kesin sonuçlar verebilse de ancak deney şartları pahalı ve zaman alıcıdır. Teorik çalışmalar deneysel çalışmalar kadar kesin sonuçlar vermez. Ancak maliyet ve zamandan tasarruf edilmektedir. Teorik çalışmalar incelendiğinde Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yönteminin ön plana çıkmadığı gözlenmektedir. HAD yöntemleri karmaşık yapılar etrafındaki akış alanları hakkında çok daha düşük maliyet ve iş gücü kullanılarak ön bilgi edinmek ve deneysel çalışmaları en aza indirmek için etkin bir şekilde kullanılmaktadır [1]. HAD rüzgar tünellerinin olmadığı veya yüksek Mach sayılarını eş zamanlı olarak simüle edebilecek akış rejimleri için akış alanlarının tahmin edilmesinde kullanılabilirler. Ayrıca, HAD çalışmaları istenilen sınırsız aralıkta Reynolds sayısı ile çalışma imkanı verirken, rüzgar tünellerinde oldukça kısıtlıdır [2]. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiğinin modellenmesi, akışkan alanını etkileyen denklemlerin çözümlenmesi ile gerçekleşir. 9

10 2.AERODİNAMİK Aerodinamik, hava içerisindeki hareket eden cisimlerin etrafındaki olayları veya sabit bir cisim etrafındaki hava hareketi nedeniyle meydana gelen olayları ya da bu ikisinin birleşimi şeklinde, hareket eden bir cismin etrafında yine hava hareketi ile meydana gelen olayları inceleyen, istenilen kuvvet ve momentleri sağlayabilecek geometrileri tasarlayan bilim dalıdır [3]. 3.AERODİNAMİK TERİMLER 3.1.Kamburluk Airfoil (uçak kanadı) yapının kamburluk ölçüsüdür. Kanat profilinin veter boyunca üst ve alt yüzeyleri arasındaki bütün orta noktaları birleştiren çizgi kamburluk eğrisi, veter boyunca herhangi bir konumda kamburluk eğrisinin veter çizgisine olan olan dikey uzaklığı kamburluk, bu kamburluklardan en büyüğünün değeri maksimum kamburluk ve maksimum kamburluğun görüldüğü veter konumu da maksimum kamburluk noktası konumu adını alır[4]. Büyük yük taşıyan ve düşük hızlarda seyreden uçaklarda chord (bir kanadın hucüm kenarından firar kenarına enlemesine kesitindeki genişlik) uzunluğuna göre camber oranının fazla olması istenir [3]. Uçak kanatlarında % 0-5 arasında kamburluğa rastlanır. Kanat profiline kambrluk verilerek üst yüzeydeki alan arttırılmakta ve bu alanın arttırılması ile profil üzerinden geçen havanın hızının artırılması sağlanmaktadır. Hava hızının arttırılması ile Bernouli denkleminden basınç daha fazla düşürülmektedir. Böylece alt yüzey ile üst yüzey arasında oluşan basınç farkı artmakta ve sonuç olarak kaldırma kuvveti arttırılmaktadır [10]. 3.2 Veter Uzunluğu: Bir kanadın hücum kenarından firar kenarına enlemesine kesitindeki genişliktir. Kanat profiline bağlı olarak veter hattının bir kısmı kanat üzerinde yer almayabilir. Uçaklara manevra kabiliyeti kazandırmanın en etkili bir yolu da veter uzunluğunu büyük ölçüde değiştirmektir [12] Şekil 3.1. Camber (kamburluk) ve chord uzunluğu [3]. 10

11 3.3. Ortalama Aerodinamik Chord Kanat kökünde daha büyük olan kök veter uzunluğu ile kanat ucunda daha küçük olan uç veter uzunluğunun ortalamasıdır [3]. Aerodinamik merkezin üzerinde bulunduğu noktayı ihtiva eden vetere, ortalama veter denir. Ortalama veter uzunluğu bir çok hesaplamada bileşen olarak yer aldığından hava araçları tasarım ve uçuş mekaniği analizlerinde büyük önem taşır. Şekil 3.2. Ortalama veter uzunluğu[3] 3.4. Kanat Yapısı ve Açıklık Oranı Uçaklarda kanat tasarımıyla ilgili diğer önemli bir değer de cephe oranı veya açıklık oranı adı verilen kavramdır. Açıklık oranı kanat açıklığının ortalama veter değerine oranıdır. Bu oranın uçak performansında ve yakıt ekonomisinde önemli etkileri vardır. Yüksek açıklık oranı kanatlar, aynı yüzey alanına sahip kanatlardan, aynı yüzey alanına sahip kanatlardan eşit şartlarda daha fazla kaldırma kuvveti sağlar [3] İncelik Oranı Veter boyunca çeşitli noktalarda profil alt yüzeyi ile üst yüzeyi arasındaki en büyük uzaklıkların (kalınlıkların) yani en büyük kanat kalınlığının veter uzunluğuna oranı olarak tanımlanır [3]. Şekil 3.3. Kanat kalınlığı 11

12 3.6. Basınç Merkezi Yunuslama (öne-arkaya salınım) momentinin sıfır olduğu aerodinamik kuvvetlerin uygulama noktasıdır [3].Taşıma gücünün etki ettiği düşünülen yerdir. Hava akışı tüm genişlik boyunca aynı yerde olmadığı için basınç merkezinin hareketi farklı şeklerde oluşur. Uçak irtifa kaybederken kanatlar hemen hemen aynı seviyede kalır, taşıma kuvveti kaybı uçağın ağırlık merkezinin önünde hissedilir ve basınç merkezi arka tarafa doğru hareket eder Hücum Açısı Şekil 3.4. Basınç merkezi [3] Kanat veteri (chord ekseni) ile hava akış doğrultusu arasındaki açıdır ve (α) ile gösterilir. Hücum açısının büyüklüğü taşıma kuvvetini etkilemektedir. Ancak hücum açıları aerodinamiğin ve fizik temel kuralları gereği sınırlı açılar ve genellikle (α<15~20º) arasındadır. Hücum açısı büyüdükçe taşıma kuvveti de artar ancak bu aynı zamanda sürüklenmeyi de artırır. Büyük hücum açılarında uçan uçaklar; eğer çok güçlü ve ani bir rüzgar girerse aniden tutunma kaybına maruz kalabilir. Ayrıca belli bir taşıma kuvvetinin sürekliliğini sağlayabilmek için hız düştükçe hücum açısı artmalı, uçağın hızı arttıkça hücum açısı azaltılmalıdır. Diğer bir anlatımla, hücum açısı, uçağın hızı ile ters orantılıdır. 3.8.Çekme Kuvveti Şekil 3.5. Hücum açısı (α) Uçağın kanatlarda kaldırma kuvvetinin oluşması için kanadın etrafında belirli bir hız aralığında hava akımı geçmesi gerekir. Bu hava akımı motorlardan elde edilen kuvvet ile sağlanır ve Havacılıkta Thrust olarak adlandırılır. Motor tarafından sağlanan egzoz çıkışına tam ters yöndeki uçağı ileriye doğru gitmesini sağlayan kuvvettir. Durmakta olan bir cismin kazanacağı hız, uygulanan kuvvetin büyüklüğü ve kuvvetin uygulanma süresi ile doğru orantılıdır. Hareket halindeki bir cismi durdurmak için, hızına ters yönde uygulanması gereken kuvvetin büyüklüğü ve bu kuvvetin uygulanma süresi, cismin kütlesine ve hızına bağlıdır. 12

13 Şekil 3.6. Uçağa etkiyen dört ana kuvvet [3] 3.9.Ağırlık Uçak kütlesinin, yerçekimi etkisiyle düşey doğrultuda aşağıya doğru meydana getirdiği kuvvettir. Dünyanın merkezine diktir ve bu kuvvet uçuş sırasında uçağın yukarı doğru yaptığı hareketlerde hücum açısı ile orantılı olarak artar. Taşıma kuvveti ile ters yöndedir. Normal yatay uçuşta taşıma ağırlık kuvvetine eşittir. Bu kuvvet uçuş sırasında uçağın yukarı doğru yaptığı hareketlerde hücum açısı ile orantılı olarak artar. Fakat yatan keskin dönüşlerde ve yere dik yapılan dairesel manevralarda yerçekimi ivmesi etkisi ile uçağa binen yük artar. Bu nedenle keskin dönüşlerde artan ağırlığa karşı kaldırma kuvvetini arttırmak için ya hücum açısı arttırılır ya da motorların gücü arttırılır [11] Aerodinamik Bileşke Kaldırma kuvveti ile sürükleme kuvvetinin bileşkesidir. Hücum açısı ile birlikte büyüklüğü değişir. Belli hücum açısına kadar, hücum açısı artırıldığında Kaldırma kuvveti ve sürükleme arttığından bileşke kuvvet de artar [3]. Aerodinamik kuvvetler ile ilgili bir eşitlik çözülürken, kuvvetlerin meydana gelmesine sebep olan faktörlerin tespit edilmesine ihtiyaç vardır. Kuvvetlerin oluşmasına ve etkilenmesine sebep olan pek çok faktör bulunmasına rağmen en önemlileri şunlardır [3]. -Hava akış hızı(v) -Hava akışkanının yoğunluğu(ρ) -Profilin kapladığı alan- Kanat alanı(s) -Profil yüzeyinin şekli -Hücum açısı (α) -Viskozite etkileri (µ) -Sıkıştırılabilme özellikleri 13

14 Şekil 3.7. Kanat üzerindeki basınç dağılımı [3] 3.11.Kaldırma Kuvveti Aerodinamik bileşke kuvvetin, kanat yüzeylerine dikey olan bileşkesidir. Uçağın havada tutunabilmesini sağlayan kuvvettir. Kanatların yapısı ile doğrudan orantılıdır. Kanadın üst bölümü, ön taraftan arkaya doğru azalan oranda kavisli, alt kısmı ise düz bir yapıya sahiptir. Bu nedenle, üt taraftaki hava akışı, alt tarafa oranla daha fazladır. Kanadın üst tarafından, alt tarafa göre daha fazla hava akışı, oluşturduğu basınç farkı nedeniyle kaldırma kuvveti meydana getirir. Kaldırma kuvvetinin tam olarak oluşması, kanat hücum açısının değiştirilmesi ile mümkün olur. Kanat hücum açısı arttırıldığında, kaldırma kuvveti ile hava sürati ve geri sürükleyici kuvvetlerde de değişiklik meydana gelir. Kaldırma kuvvetinin meydana gelmesinde hücum açısına ilave olarak; kanat alanı, hava yoğunluğu ve hızda önemli birer etkendir[13] Sürüklenme Kuvveti Aerodinamik bileşke kuvvetin, yatay olan bileşkesidir. Uçağın üzerindeki durgun noktaların ve hava akışı sürtünmelerinin neticesinde uçağın gidiş yönüne ters yönde olan kuvvettir. Şekil 3.8. Kaldırma ve sürüklenme kuvvet bileşenleri [3] Hücum Açısı: Hücum açısı arttığında havanın kanat üzerinde alacağı yol ve hızı artar. Böylece kanat üzerindeki havanın dinamik basıncı, kanat altındaki havanın dinamik basıncından fazladır. Bu dinamik basınç farkı lift kuvvetini artırırken, durgun nokta alanının ve hava sürtünmesinin artması geri sürüklenmeyi arttıracaktır. 14

15 Şekil 3.9. Sürükleme ve kaldırma kuvveti katsayılarının hücum açısı ile değişimi [3] Tutunma Kaybı Hücum açısının artırılması belli bir noktadan sonra kanat üst yüzeyden geçen hava akımının türbülanslı olması ve sınır tabakasının airfoil yüzeyden ayrılması ile sürükleme kuvvetinin azalması ve artmasına neden olur. Bu durumun, uçağın havada tutunması ve düzgün bir seyrine engel olacak seviyeye gelmesine tutunma kaybı (stall) denir [3] Parazit Sürükleme Şekil 3.10.Tutunma Kaybı nın oluşması [3]. Havanın düzgün akışına engel olacak dizayn parasite sürükleme meydana getirebilir. Parazit sürükleme 3 farklı şekilde meydana gelebilir: Şekil Sürükleme: Uçağın dış şeklinden kaynaklanan geri sürüklemeye adı verilir. Havanın düzgün bir şekilde akmasını sağlayacak airfoil yapının olmaması sonucu meydana gelir [3]. 15

16 Şekil 3.11.Form (şekil) drag [22] Sürtünme Sürüklemesi: uçağın dışında bulunan perçin, cıvata, anten, kapak, kapı mandalları, birleşme aralıkları, dış yüzey seviye farklılıkları gibi yüzey pürüzleri sürtünme sürüklemesi kuvvetine neden olur [3]. Şekil 3.12 Sürtünme Sürüklemesi [3] Engel Sürüklemesi: Uçağın dış yüzeyinden geçen hava akımı keskin köşelerden, birbirine yakın bileşenlerin olduğu yerden ve kaporta yüzeylerinden geçerken oluşan sürüklemeye engel sürüklemesi denir [3]. 16

17 Şekil 3.13.Engel Sürüklemesi [3] 4.KANAT PROFİLLERİ Şekil 4.1. Kanat profili geometrisi [4] Nümerik yöntemlerin gelişmesi ve matematiksel çözüme ulaşmadan önce kanat kesitlerinin geliştirilmesi, deney sonuçlarına bağlı ampirik formüllerle oluşturulmuştur. Gelişme yavaş olmuştur, çok eski testler öncelikle yuvarlak bir burun ve keskin bir kuyruk faydasına dikkat çekmiştir. Kanatlar ilk olarak uçaklarda kullanılmış ve doğal olarak daha fazla kaldırma kuvveti sağlayan daha az dirence sebep olan, daha dengeli kanatlar aranmıştır. O dönemde kabul görmüş bir kanat bir kanat teorisi olmadığından kanatların geometrilerdeki eldeki tecrübeye uygun olarak ufak tefek değiştirilerek geliştirilmiştir. Eiffel ve Raf serileri bu girişimlerin en belirgin örneklerdir [5]. Şekil 4.2.Bazı kanat profilleri [4] 17

18 Kanatların açıklık ve kesitinin ayrı ele alınması kanatlar üzerindeki deneylerin sistematik olarak yapılmasına olanak sağlamıştır. Kesitler, açıklıktan bağımsız olarak düşünülmüş ve geometriyi oluşturan bazı parametreler belirlenerek ve bunları sistematik olarak değiştirerek deneyler yapılmıştır. Birinci dünya savaşı sırasında Göttingen de yapılan deneyler birçok modern kanat geometrilerinin gelişimine katkı sağlamıştır [6]. İkinci dünya savaşına kadar yaygın olarak kullanılan kanat kesirlerinin büyük çoğunluğu Göttingen de oluşturulan kesitlerin benzerleridir. İkinci dünya savaşı süresince bir çok ülkede çok önemli araştırmalar yapılmış değişik kanat aileleri test edilmiştir, ancak bunların en öne çıkanı NACA nın çalışmalarıdır. Günümüzde çeşitli ülkelerde geliştirilmiş yüzeylerce kanat profili şeklinden söz etmek mümkündür. Bu profillerin büyük bir çoğunluğu 2.Dünya savaşı öncesinde ve savaş sırasındaki yıllarda Amerika da NACA tarafından ve bir kısmı da İngiltere, Almanya, Rusya gibi bazı ülkelerde üretilmiş olan profillerden hareketle geliştirilmiştir[6] Naca Nedir NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) Amerika Birleşik Devletlerinin federal havacılık kurumudur yılında havacılık çalışmaları yapmak, desteklemek ve geliştirmek misyonuyla kurulmuştur. 1 kasım 1958 de isim değiştirmiştir, bütün imkanları ve personeli ile NASA (National Aeronautics and Space Administration) ismi altında çalışmalarına devam etmiştir. 4.2.Naca Profilleri Kısaltılması NACA (National Advisory Committee for Aeronautics) olan Milli Havacılık Danışma Komitesi adlı Amerikan kuruluşu tarafından tasarlanmış olan kanat profil şekillerine verilen genel adıdır yılında NACA kanat profilleri ile ilgili bir yayın yayınladı. NACA yaptığı bu yayınla kanat profili tanımlamasını yaparak, kanat profillerinin genel şeklini tanımlamıştır. Günümüzde çeşitli alanlarda (uçak kanadı, rüzgar türbini) kullanılan kanat kesitleri ya NACA kesitleridir ya da onlardan etkilenmiştir [7]. Şekil rakamlı NACA kanat profilleri [4] 18

19 Şekil rakamlı NACA kanat profilleri [4] Şekil rakamlı NACA kanat profilleri [4] 19

20 5-NACA 8414 KANAT PROFİLİNİN HESAPLAMA AŞAMALARI Şekil 5.1. NACA kanat profiline göre oluşturulan kanat profili Şekil 5.2. Oluşturulan.dat dosyasındaki değerler ile PROFILSCAN programı kullanılarak kanat profilinin dxf uzantılı olarak kaydedilmiş hali 20

21 Şekil 5.3..dxf uzantılı dosyanın SolidWorks yazılımına aktarılmış hali Şekil 5.4. Sketch halinden ekstrüzyon yöntemi ile modellenme (Genişlik=7000mm) Şekil 5.5. Analiz için gerekli olan kontrol hacminin sınır şartlarını oluşturacak alanın modellenmesi.. (En=10000mm, Boy=10000mm, Yükseklik=10000mm) 21

22 Şekil 5.6. Oluşturulan kanat profili ve kontrol hacminin yerleşimi Şekil 5.7. Kanat profilindeki hücum açısı (5⁰ lik) Şekil 5.8. Kanat profiline ait kontrol hacminin yüksekliğinin gösterimi (Zemin kanat arası=5000mm) 22

23 Şekil 5.9. Kanat ile kontrol hacminin analizden önceki son hali. Şekil SolidWorks HAD yazılımı (Flow Simulation) arayüzü. 23

24 Şekil Analiz verilerinin girilmesi için genel ayarların açılması. Şekil Genel ayarlarla analiz için kullanılacak sınır şartları Şekil Akışkanın gireceği düzlemde giriş tipi olarak Inlet Mach Number ın seçimi (Bu işlem 0,7-1,2-2,0 Mach sayıları için tekrar yapılmıştır) 24

25 Şekil Belirtilen giriş sınır şartının görünümü ve yönü. Şekil Akışkanın çıkacağı düzlemde basınç ve açı seçimi (Bu işlem 0,7-1,2-2,0 Mach sayıları için tekrar yapılmıştır) Şekil Belirtilen çıkış sınır şartının görünümü ve yönü. 25

26 Şekil Kontrol hacmi için Mesh oluşturulması. Şekil Genel Mesh hassaslığının belirlenmesi. Şekil Oluşturulan genel Mesh. 26

27 Şekil Local Mesh belirlenmesi. Şekil Detaylı Mesh istenen yüzeylerin seçilmesi (Yüzeyden 0,3m çok ince, 0,3m-0,5m arası orta, 0,5m 1m arası normal Mesh seçilmiştir) Şekil Mesh işlemi sonucu ve kanat profilinin görünüşü. 27

28 Şekil Analiz işlemine geçilmeden önce yapılan işlemlerin kontrolü ve kaydedilmesi Şekil Hesaplama işlemi sonuçları (Result kısmından seçilerek gösterilmiştir. Gerekli kesit alma, akış ipçikleri vs. Result ekranından Basınç-Hız-Kuvvet gibi değerler seçilerek gösterilebilir) 28

29 Şekil Kesit alınmış Basınç görüntüsü. Şekil Kesit alınmış Basınç görüntüsü. 29

30 Şekil ,7-1,2-2,0 Mach sayıları için ayrı ayrı olarak hesaplama yapıldıktan sonra karşılaştırılması Şekil Görüntüleme şekillerinin üç farklı proje için karşılaştırılması Sadece ilk seçilen 0,7 Mach Basınç, Hız, Akış ipçikleri diğer projelerde gösterilmemiş olsa dahi Compare seçeneği ile onlar için ayrı ayrı otomatik açılıp verileri tablo, grafik ve görsel olarak gösterilebilir. 30

31 Şekil Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin görsel olarak gösterilmesi. (Basınç değerleri atm) Şekil Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin görsel olarak gösterilmesi. (Akış ipçikleri m/s) 31

32 Şekil Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin tablo olarak gösterilmesi. Şekil Üç farklı Mach sayısındaki değerlerin iterasyona bağlı grafik olarak değişiminin gösterilmesi. 32

33 Şekil Analiz sonuçlarının rapor haline getirilmesi. 33

34 6-HESAPLAMA SONUÇLARI Goal (Value) 0.7 MACH [Varsayılan] 1.2 MACH [Varsayılan] 2.0 MACH [Varsayılan] GG Min Static Pressure 1 [atm] GG Av Static Pressure 1 [atm] GG Max Static Pressure 1 [atm] GG Min Total Pressure 1 [atm] GG Av Total Pressure 1 [atm] GG Max Total Pressure 1 [atm] GG Min Dynamic Pressure 1 [atm] GG Av Dynamic Pressure 1 [atm] GG Max Dynamic Pressure 1 [atm] GG Min Velocity 1 [m/s] GG Av Velocity 1 [m/s] GG Max Velocity 1 [m/s] GG Force 1 [N] Tablo 6.1. Yapılan HAD analiz sonuçları 34

35 Şekil 6.1. Farklı Mach sayılarında Basınç, Hız ve Akış İpçiklerinin genel görünüşü 35

36 Şekil 6.2. Farklı Mach sayılarında basınç analizi 36

37 Şekil 6.3. Farklı Mach sayılarında hız analizi 37

38 Şekil 6.4. Farklı Mach sayılarında akış ipçiklerinin analizi 38

39 SONUÇLAR: Bu çalışmada hesaplanan NACA 8414 kanat profilinin açık hava basıncında, farklı hızlardaki basınç dağılımları, kaldırma katsayıları detaylı olarak elde edilmiştir. Solidworks bilgisayar programı yardımı ile teorik bilgilerin analizleri yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde uçağın hızı arttıkça kanat üzerinden geçen akışkanın hızı doğrusal şekilde arttığı görülmektedir. Akış hızı arttıkça kanadın altında ve üstündeki basınç farkı artmaktadır ve kanada etkiyen kaldırma kuvveti de artmaktadır. Bu sonuçta hava araçlarının havalanmadan önce belirli hıza ulaşmaları ve inmeden öncede belirli hızın altına düşmeleri gerektiğini göstermektedir. 39

40 KAYNAKLAR [1] DOGAN, Z., Ses Altı Hızlarda Kanat Profili Etrafında Akısın İncelenmesi Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kayseri, (2008). [2] GREGORY, J., SCHWABACHER, C., Computational Fluid Dynamics Testing For Drag Reduction of An Aircraft Laser Turret USAF. [3] T.C. M. E. B. Uçak Bakım Aerodinamik 440FB0007 Ders notları Ankara, 2011 [4] M. Adil Yükselen UCK 351 Aerodinamik Ders Notları [5] Anderson, J. D. 1989, Introduction to Flight, New York: McGraw-Hill [6] Abbott, I. H., and Doenhoff, A. E. 1959, Theory of wing sections, Dover publications [7] Ulaş RİŞVANOĞLU NACA Profil aile geometrisi hesap programı, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, (Mart 2010). [8] Ali ERŞEN, Mehmet BAKIRCI NACA 0012 ve NACA 4412 Kanat Kesitlerinin Tasarlanarak Had ile Analiz Edilmesi, Mühendislik ve Teknoloji Bilimleri Dergisi (2014/1) [9] M. Serdar GENÇ, Gülşah ÖZIŞIK, Nafiz KAHRAMAN, Düz Flaplı NACA 0012 Kanat Profilinin Aerodinamik Performansının İncelenmesi, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 28, 1,1-8, 2008 [10] Yusuf BERKTAŞ, Bir Ses Altı Rüzgar Tüneli İçerisine Yerleştirilmiş NACA0012 Kanadının Sayısal Analizi, Bitirme Projesi, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, İzmir, (Haziran 2012) [11] Online Havacılık Dergisi [12] Harun Levent ŞAHİN, Yavuz YAMAN, Büyük Oranda Şekil Değiştirebilen Kanatlar İçin Veter ve Kambur Değişimi Sağlayan Bir Mekaniznın Tasarımı, VI. Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı Uhuk , Kocaeli, (30 Eylül 2016] [13] [14] Prof.Dr. Mustafa CAVCAR, Plt 233 Uçuş Performans- Htk Uçuş Mekaniği ve Uçak Performansı Ders Notları, Anadolu Üniversitesi Sivil Havacılık Yüksek Okulu, Eskişehir. 40