SES-ÜSTÜ KANARD KONTROLLÜ FÜZELER İÇİN SERBEST DÖNEN KUYRUĞUN DÖNÜ-KARAKTERİSTİĞİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMLERİ İLE İNCELENMESİ

Benzer belgeler
SES-ÜSTÜ KANARD KONTROLLÜ FÜZELER İÇİN SERBEST DÖNEN KUYRUĞUN ŞEKİL OPTİMİZASYONU

FÜZE KANADININ SES-ÜSTÜ UÇUŞ KOŞULUNDAKİ AEROELASTİK ANALİZİ

SES ALTI ve SES CİVARI HIZ REJİMLERİNDE UÇAN JENERIK BIR SEYİR FÜZESİ İÇİN YARI GÖMÜLÜ HAVA-ALIĞI TASARIMI

Uluslararası Yavuz Tüneli

BİR OFİS İÇİN TERMAL KONFOR ANALİZİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE MODELLENMESİ VE SAYISAL ÇÖZÜMÜ

Bu çalışmada, Rüzgar türbinlerinin tasarım ve performans hesaplamalarında sıkça kullanılan

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

DÜZ FLAPLI POZİTİF KAMBURA SAHİP NACA 4412 KANAT PROFİLİNİN AERODİNAMİK PERFORMANSININ BİLGİSAYAR DESTEKLİ ANALİZİ

BÜYÜK ORANDA ŞEKİL DEĞİŞTİREBİLEN KANAT YÜZEYLERİNİN AERODİNAMİK YÜKLER ALTINDAKİ DAVRANIŞLARI

TÜMLEŞİK KANAT ELEMANI - HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMİ İLE DİKEY RÜZGAR TÜRBİNİ PERFORMANSININ HESAPLANMASI

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

CASA CN 235 UÇAĞININ DIŞ AERODİNAMİK YÜKLERİNİN HESAPLANMASI

Şekil 1:Havacılık tarihinin farklı dönemlerinde geliştirilmiş kanat profilleri

ANOVA MÜHENDİSLİK LTD. ŞTİ.

İNSANSIZ HAVA ARACI PERVANELERİNİN TASARIM, ANALİZ VE TEST YETENEKLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

KONVANSİYONEL VE KONVANSİYONEL OLMAYAN KONTROL YÜZEYLERİNE SAHİP İNSANSIZ HAVA ARACIN KANATLARININ AERODİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

BÜYÜK ORANDA ŞEKİL DEĞİŞTİREBİLEN KANATLARIN ÖN TASARIM SÜRECİNDE AERODİNAMİK VE YAPISAL ANALİZLERİNİN EŞLENMESİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

KLİMA SANTRALLERİNDEKİ BOŞ HÜCRELER İÇİN TASARLANAN BİR ANEMOSTAT TİP DİFÜZÖRÜN AKIŞ ANALİZİ

HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVAR CİHAZLARI ALIM İŞİ TEKNİK ŞARTNAME. Genel Çalışma Koşulları: 0-40 C. Sıcaklık

Farklı Kesitlere Sahip Yüksek Binalar Üzerinde Rüzgar Etkilerinin Sayısal İncelenmesi

Disk frenler, kuvvet iletimi, konstrüksiyon, kampanalı frenler, kuvvet iletimi, konstrüksiyon, ısınma, disk ve kampanalı frenlerin karşılaştırılması

AERODİNAMİK KUVVETLER

TURBOPROP BİR MOTORA AİT EGZOZ MODÜLÜNÜN HESAPLAMALI VE DENEYSEL ANALİZLERİ

İ çindekiler. xvii GİRİŞ 1 TEMEL AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ BERNOULLİ DENKLEMİ 68 AKIŞKANLAR STATİĞİ 32. xvii

Tek ve İki Bina Etrafındaki Rüzgar Etkilerinin Sayısal Olarak İncelenmesi

ASKI VE İLERİ UÇUŞTAKİ BİR HELİKOPTER GÖVDESİNİN AERODİNAMİK KATSAYILARININ FLUENT KULLANILARAK HESAPLANMASI

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

HİDROSTATİK BASINÇ KUVVETLERİN HESABI (Belirli bir yüzey üzerinde basınç dağılışının meydana getirdiği kuvvet)

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 GİRİŞ

GÜNCEL HAD YÖNTEMLERİNİN JENERİK F-16 GEOMETRİSİNE UYGULANARAK AERODİNAMİK KATSAYILARIN BELİRLENMESİ

SENTETİK JET PARAMETRELERİNİN ELİPTİK PROFİL VE KANAT KESİDİ ÜZERİNDEKİ AKIŞIN KONTROLÜ İÇİN YANIT YÜZEYİ YÖNTEMİ İLE ENİYİLEŞTİRİLMESİ

İÇİNDEKİLER. Bölüm 1 GİRİŞ

NACA VE NREL S 809 KANAT KESİTLERİNİN HAD İLE ANALİZİ ANALYSING OF NACA AND NREL S 809 AIRFOILS BY CFD

SÜRÜKLEME DENEYİ TEORİ

YALIN PERVANE VE KANAL İÇİ PERVANE SİSTEMİNİN SAYISAL VE DENEYSEL OLARAK KARŞILAŞTIRILMASI

GEMİ EĞİLME MOMENTİ ve KESME KUVVETİ KESİT ZORLARININ BUREAU VERITAS KURALLARI ve NÜMERİK YÖNTEM ile ANALİZİ

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

DEĞİ KEN KAMBURA SAHİP NACA 4412 KANAT KESİTİNİN 2-BOYUTLU AERODİNAMİK ANALİZİ

ASKI VE İLERİ UÇUŞ ŞARTLARINDA HELİKOPTER ROTOR- GÖVDE AKIŞ ETKİLEŞİMİ İÇİN HAD ANALİZ YÖNTEMİ GELİŞTİRİLMESİ

AÇIK VE AÇIK JET ODALI RÜZGAR TÜNELLERİNİN TASARIMI, ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYON SONUÇLARI

KAYSERİ PINARBAŞİ RÜZGAR POTANSİYELİNE UYGUN KÜÇÜK ÖLÇEKLİ RÜZGAR TÜRBİNİ AERODİNAMİK TASARIMI

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

ÇEV-220 Hidrolik. Çukurova Üniversitesi Çevre Mühendisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. Demet KALAT

RÜZGAR ETKİLERİ (YÜKLERİ) (W)

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ II FİNAL SINAVI Numara: Adı Soyadı: SORULAR-CEVAPLAR

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

YÜKSEK FROUDE SAYILARINDA ÇALIŞAN HİDROFOİLLER ÜZERİNDE SERBEST SU YÜZEYİ ETKİSİ ÖZET

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ-II

TMMOB Makina Mühendisleri Odası VIII. Ulusal Uçak, Havacılık ve Uzay Mühendisliği Kurultayı Mayıs 2015 / ESKİŞEHİR

STATİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

Yeni Deprem Yönetmeliği ve İstinat Yapıları Hesaplarındaki Değişiklikler

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

KONVANSİYONEL VE KONVANSİYONEL OLMAYAN KONTROL YÜZEYİNE SAHİP İNSANSIZ HAVA ARACI KANATLARININ AĞIRLIKLARININ İNCELENMESİ

3. İzmir Rüzgar Sempozyumu Ekim 2015, İzmir

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD)

Ergonomi Uygulamaları ile Kâr Etmenin Yolları

ATALET MOMENTİ. Amaçlar 1. Rijit bir cismin veya rijit cisim sistemlerinin kütle atalet momentinin bulunması.

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD)

1.1. Giriş GİRİŞ ve TEMEL KAVRAMLAR

UÇUŞ SIRASINDA BUZLANMA ANALİZLERİNDE DAMLACIK YÖRÜNGELERİNİN PARALEL HESAPLAMA YÖNTEMİYLE BELİRLENMESİ

TOP NAMLU AĞIZ BASKISI TASARIMININ HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ İLE İNCELENMESİ

(b) Model ve prototipi eşleştirmek için Reynolds benzerliğini kurmalıyız:

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. Akışkanlar Mekaniği MK-312 3/Güz (3+1+0) 3.5 7

DÜZ FLAPLI NACA0012 KANAT PROFİLİNİN AERODİNAMİK PERFORMANSININ İNCELENMESİ INVESTIGATION OF AERODYNAMICS PERFORMANCE OF NACA0012 AEROFOIL WITH PLAIN

Kirişlerde Kesme (Transverse Shear)

Numerical Investigation of the Effect of Needle Tilting Angle on Irrigant Flow Inside the Tooth Root Canal

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

idecad Çelik 8 TS EN Rüzgar Etkileri

HELSİM Projesinde İ.T.Ü. UUBF Katkıları ve Mevcut Yetenekler

Karabük Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi... STATİK (2. Hafta)

Fiziksel bir olayı incelemek için çeşitli yöntemler kullanılır. Bunlar; 1. Ampirik Bağıntılar 2. Boyut Analizi, Benzerlik Teorisi 3.

Tünel. Merdivenler. Tren. Makas bölgesi. Fan odası. İstasyon

MAKĠNE ELEMANLARI II REDÜKTÖR PROJESĠ

(1052) AHMED MODELİ ÜZERİNDEKİ AKIŞ YAPISININ İNCELENMESİ

İzmir Adnan Menderes Havalimanı Yeni İç Hatlar Terminali ne Etkileyen Rüzgâr Yüklerinin CFD Metotlarıyla Belirlenmesi

RADYATÖR FAN TASARIMI. Ahmet Açıkgöz, Mustafa Ö. Gelişli, Emre Öztürk. ANOVA Mühendislik.

Bir Taşıt Modeli için Hava Direnç Katsayısına Etki Eden Boyutların ve Akış Kontrol Uygulamalarının Nümerik Yöntemle İncelenmesi

Rüzgâr Hızlarının Bina Etrafındaki Akışa ve Isı Kaybına Etkisinin Farklı Türbülans Modelleriyle Sayısal İncelenmesi

Saf Eğilme(Pure Bending)

UÇAK MÜHENDİSLİĞİ MÜFREDATI

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

AERODİNAMİK KUVVETLER

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

SORU 1) ÇÖZÜM 1) UYGULAMALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1

PERDE DUVARLI MODEL BİR BİNANIN DİNAMİK DAVRANIŞINA YÖNELİK PARAMETRİK ÇALIŞMA

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör.

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

KALINLIK-VETER ORANININ DÜŞÜK OK AÇILI DELTA KANAT ÜZERİNDEKİ AKIŞ YAPISINA ETKİSİNİN NÜMERİK İNCELENMESİ

BİR JET EĞİTİM UÇAĞI KOKPİTİNİN YAPISAL ANALİZLERİ

Sistem Dinamiği ve Simülasyon

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

ORTA BÜYÜKLÜKTE BİR NAKLİYE UÇAĞININ EKİPMAN RAFI TASARIMI

DİKEY EKSENLİ DARRİEUS TİPİ SU TÜRBİNLERİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ İLE ANALİZİ

KARA TAŞITLARININ AERODĐNAMĐK BAKIMDAN ĐNCELENMESĐ

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ HAVACILIK VE UZAY BİLİMLERİ FAKÜLTESİ. Prof. Dr. Mustafa Cavcar 8 Mayıs 2013

Mekanik Karıştırıcıların Hesaplamalı Akışkanlar Mekaniği ile Sayısal Modellenmesi

Transkript:

V. ULUSAL HAVACILIK VE UZAY KONFERANSI 8-10 Eylül 2014, Erciyes Üniversitesi, Kayseri SES-ÜSTÜ KANARD KONTROLLÜ FÜZELER İÇİN SERBEST DÖNEN KUYRUĞUN DÖNÜ-KARAKTERİSTİĞİNİN HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ YÖNTEMLERİ İLE İNCELENMESİ Erhan Feyzioğlu 1 Emrah Gülay 2 İ. Hakkı Tuncer 3 Roketsan A.Ş., Ankara ODTÜ, Ankara ÖZET Bu çalışmada, ses-üstü hızlarda görev yapan, kanard-kontrollü ve serbest-dönen-kuyruklu füzelerin dönükarakteristiğinin belirlenmesine yönelik yapılan modelleme ve analiz çalışmaları anlatılmıştır. Açık kaynaklarda bulunan, ses-üstü hızlarda, kanard-kontrollü ve serbest-dönen-kuyruklu füzelere ait yuvarlanma momenti ve dönü hızı verileri kullanılarak doğrulanma çalışmaları yapılmıştır. Kanardlardan kaynaklanan simetrik olmayan akışın kuyruk etrafındaki akışı etkilediği ve kuyruk yüzeyleri üzerinde indirgenmiş yuvarlanma momenti oluşturduğu gözlenmiştir. Farklı hücum açılarında füzenin yuvarlanma momenti karakteristiğindeki değişim Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği(HAD) yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Doğrulama çalışmasında kullanılan modelleme tekniklerinin, serbest-dönen-kuyruk yüzeyleri üzerindeki, kanardlardan kaynaklı indirgenmiş yuvarlanma momenti hesaplanmasında kullanılabilirliği gösterilmiştir. GİRİŞ Ses-üstü hızlarda uçan kanard-kontrollü füzelerde, kanardlardan kaynaklanan simetrik olmayan girdaplar kuyruklarda indirgenmiş yuvarlanma momenti oluşturmaktadır. İndirgenmiş yuvarlanma momenti füzenin kontrol karakteristiğini olumsuz yönde etkilemekte ve kontrol edilebilirliğini azaltmaktadır. Bu istenmeyen yuvarlanma momenti, serbest dönen kuyruk takımı kullanılarak giderilebilmektedir [Murman, 2003]. Düşük hücum açılarında, kuyruklar üzerine etkiyen indirgenmiş yuvarlanma momenti seviyesi fazla olmaktadır. Belirli bir hücum açısından sonra oluşan girdaplar kuyruk yüzeylerine çarpmamakta ve indirgenmiş yuvarlanma momenti oluşturmamaktadır. Kuyruğun serbest döndüğü durumda ise kanardların sebep olduğu indirgenmiş moment sadece kuyrukların dönmesine sebep olmakta ve füze gövdesine aktarılan yuvarlanma momenti ciddi seviyede azaltılabilmektedir. Böylece indirgenmiş yuvarlanma momentinin füze yuvarlanma momentine olan etkisi ortadan kalkmaktadır. Serbest-dönen-kuyruklu ve sabit-kuyruklu füzelerin diğer statik aerodinamik kuvvet ve momentleri hemen hemen aynıdır [Nygaard, 2003]. DENEK TAŞI MODELİ NASA tarafından Langley Unitary Plan Rüzgar Tünelinde [Blair,1985]; kanard kontrollü, sabit ve dönen kuyruklu füzelerin aerodinamik karakteristiğinin incelenmesine yönelik testler 1 Müh., Aerodinamik Modelleme ve Analiz Birimi, E-posta: efeyzioglu@roketsan.com.tr 2 Kıd. Uzm. Müh., Aerodinamik Modelleme ve Analiz Birimi, E-posta: egulay@roketsan.com.tr 3 Prof. Dr., Havacılık ve Uzay Müh. Böl., E-posta: ismail.h.tuncer@ae.metu.edu.tr

gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, söz konusu testlerde kullanılan Tandem-Control denek-taşı modeli kullanılarak doğrulama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Testlerde ses-üstü hızlarda sabit ve dönen kuyruklu füze modelleri için farklı kanard sapma açılarında statik aerodinamik katsayılar ile yuvarlanma dönü hızı değerlerine ait veriler elde edilmiştir. Denek-taşı modeline ait geometrik bilgiler Şekil 1 de sunulmuştur. Füze; ojiv burun, silindirik gövde, kanard ve kuyruktan oluşmaktadır. Model çapı 6.35 cm dir. Serbest dönen kısım füze burnundan 86.34 cm uzaklıkta başlamakta, arka silindirik gövdeyi ve kuyrukları kapsamaktadır. Şekil 1: Model Ölçüleri (Boyutlar cm cinsindendir.) Kanard ve kuyruk yüzeylerine ait geometrik bilgiler Şekil 2 de gösterilmiştir. (a) Kanard Yüzeyleri (b) Kuyruk Yüzeyleri Şekil 2: Kanard ve Kuyruk Yüzeyleri Geometrik Ölçüleri (Boyutlar cm cinsindendir.) HAD analizleri için δ a = -5 kanard yuvarlanma sapma açısına sahip denek taşı modeli seçilmiştir. 2 ve 4 numaralı kanardlara negatif 5 sapma açısı verilmiş, 1 ve 3 numaralı kanardlara ise sapma açısı verilmemiştir. Uygulanan kanard sapma açıları Şekil 3 te gösterilmiştir. 2

Şekil 3: Kanardların Arkadan Görünüşü Rüzgar tüneli testleri 1.70, 2.16 ve 2.86 Mach sayılarında gerçekleştirilmiştir. HAD analizleri için 2.86 Mach sayısındaki ve farklı hücum açılarındaki rüzgar tüneli koşulları seçilmiştir. Bu Mach sayısındaki test koşulları Tablo 1 de verilmiştir. Rüzgar tüneli testleri -4 ile 18 aralığındaki hücum açıları için gerçekleştirilmiştir. Tablo 1: Rüzgar Tüneli Test Koşulları Mach Sayısı Toplam Sıcaklık (K) Toplam Basınç (kpa) Reynolds Sayısı (m -1 ) 2.86 339 92.6 6.6 x 10 6 HAD MODELLEME VE ANALİZ ÇALIŞMALARI Sabit ve serbest dönen kuyruklu modeller için farklı türbülans modelleri kullanılarak HAD analizleri gerçekleştirilmiştir. Katı Model ve Sayısal Çözüm Ağı HAD analizlerinde kullanılan δ a = -5 kanard yuvarlanma sapma açısına sahip füze modeline ait katı model Şekil 4 te sunulmuştur. Şekil 4: Katı Model Katı model ve sayısal çözüm ağlarının tamamı GAMBIT ve TGRID programlarıyla oluşturulmuştur. Sabit ve serbest dönen akışları modellemek için iki ayrı silindirik akış hacmi oluşturulmuştur. Sabit akış hacmi model burnundan 15 model boyu önde başlayıp, model tabanından 25 model boyu uzaklıkta bitmektedir ve silindir yarıçapı 15 model boyu kadardır. Serbest dönen akış hacmi model burnundan 13.6 model çapı uzaklıkta başlayıp, model tabanından 1.5 model çapı uzaklıkta bitmektedir. Serbest dönen silindir hacminin yarıçapı 6.7 model çapıdır. Sabit ve dönen akış hacimleri Şekil 5 te gösterilmiştir. 3

Sabit Akış Hacmi Dönen Akış Hacmi Şekil 5: Sabit ve Dönen Akış Hacimleri Sayısal çözüm ağı; sınır tabakayı modelleyebilmek için y + değeri 1 den küçük olacak şekilde 25 tabaka kama elemanlar kullanılarak oluşturulmuştur. Kama elemanlar dışındaki sayısal çözüm ağı üçgen-piramit elemanlardan oluşmaktadır. Çözüm ağının büyüme oranı 1.15 in altında tutulmuştur. Denek taşı modeli için oluşturulan yüzey ve hacim çözüm ağına ait görüntüler Şekil 6 da gösterilmiştir. Şekil 6: Yüzey ve Hacim Çözüm Ağları 4

HAD Analizleri HAD analizlerinin tamamı Fluent programı kullanılarak yapılmıştır. Füze yüzeyleri için duvar sınır koşulu uygulanmıştır. Dış akış hacminin dış yüzeyleri füze yüzeylerinden yeterince uzakta bulunduğundan dolayı sınır koşulu olarak sabit basınç, sıcaklık ve hız tanımlanmıştır. Dış akış hacmi ile iç akış hacminin kesişim yüzeylerine ise arayüzey( interface ) sınır koşulu tanımlanmıştır. Analizlerde SST k- türbülans modeli kullanılmıştır. Modelleme araçlarını doğrulamak için 2.86 Mach sayısı ve α=0, 4, 8, 12 ve 16 hücum açıları için statik aerodinamik analizler gerçekleştirilmiş ve deney verileri ile kıyaslanmıştır. Doğrulanan modelleme araçları kullanılarak serbest dönen kuyruklu füze modelinin zamana bağlı analizleri gerçekleştirilmiştir. Zamana bağlı analizlerde kuyruk bölgesindeki akış hacminin yuvarlanma yönünde serbest dönmesini sağlamak amacıyla Kullanıcı Tanımlı Fonksiyon ( UDF ) tanımlanmıştır [Ansys, 2009]. Her bir zaman adımında dönen füze yüzeylerine etkiyen kuvvet ve momentler hesaplanarak bir sonraki zaman adımındaki hareketi belirlemek için kullanılmıştır. Dönen akış hacmi için yuvarlanma hareketi serbest bırakılarak yunuslama ve yalpalama yönündeki dönü hareketi kısıtlanmıştır. SONUÇLAR Statik analizler için çözüm ağının HAD analizlerine etkisini incelemek amacıyla; seyrek, normal ve yoğun çözüm ağları oluşturulup sonuçları karşılaştırılmıştır. Oluşturulan çözüm ağlarına ait bilgiler Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2: Çözüm Ağlarına Ait Bilgiler Çözüm Ağı Eleman Sayısı Seyrek 3,238,026 Normal 7,449,726 Yoğun 12,655,197 2.86 Mach sayısında ve 0 hücum açısı için eksenel kuvvet ve yuvarlanma momenti katsayılarının çözüm ağlarına göre değişimi Şekil 7 ve Şekil 8 de verilmiştir. Normal çözüm ağının yeterli hassasiyette sonuçlar verdiği görülmektedir. Şekil 7: Eksenel Kuvvet Katsayısının Çözüm Ağı Eleman Sayısına göre Değişimi 5

Şekil 8: Yuvarlanma Momenti Katsayısının Çözüm Ağı Eleman Sayısına göre Değişimi Farklı türbülans modellerinin sonuçlara etkisi incelenmiştir. 2.86 Mach sayısında Spalart - Almaras, Realizable k - ve SST k - türbülans modelleri için elde edilen eksenel kuvvet ve yuvarlanma momenti katsayıları rüzgar tüneli verileri ile karşılaştırmalı olarak Şekil 9 ve Şekil 10 da gösterilmiştir. Şekil 9: Farklı Türbülans Modelleri için Eksenel Kuvvet Katsayısı 6

Şekil 10: Farklı Türbülans Modelleri için Yuvarlanma Momenti Katsayısı Analiz verileri incelendiğinde, SST k- türbülans modeline ait sonuçların deney verileri ile diğer türbülans modellerine göre daha uyumlu olduğu görülmektedir. Bu sebeple HAD analizleri SST k- türbülans modeli kullanılarak tamamlanmıştır. 2.86 Mach sayısı ve 0 hücum açısı için füze gövdesi üzerindeki y + dağılımı Şekil 11 de gösterilmiştir. Sadece kuyruk yüzeyleri üzerinde maksimum y + değeri 1.2 civarında, diğer bölgelerde ise y + 1 den küçüktür. Şekil 11: Füze Gövdesi Üzerinde y + Değişimi Mach sayısı 2.86 için yapılan HAD analizlerine sonuçlarına ait normal kuvvet katsayısı ve deney verileri karşılaştırmalı olarak Şekil 12 de verilmiştir. 7

Şekil 12: Normal Kuvvet Katsayısının Hücum Açısı ile Değişimi Mach sayısı 2.86 için yapılan HAD analizlerine ait basınç merkezi konumunun hücum açısına göre değişimi deney verileri ile Şekil 13 te karşılaştırılmıştır. Şekil 13: Basınç Merkezi Konumunun Hücum Açısı ile Değişimi Statik analizlere ait eksenel kuvvet, normal kuvvet, yuvarlanma momenti ve basınç merkezi konumuna ait HAD analiz sonuçlarının deneysel veriler ile uyum içinde olduğu görülmektedir. Doğrulanan modelleme araçları ile serbest-dönen-kuyruklu bir füzenin zamana bağlı analizleri gerçekleştirilerek serbest dönen yüzeylerin dönü hızları elde edilmiştir. Mach sayısı 2.86 için HAD analizlerinden elde edilen dönü hızları deneysel veriler ile karşılaştırmalı olarak Şekil 14 te gösterilmektedir. 8

Şekil 14: Yuvarlanma Dönü Hızının Hücum Açısı ile Değişimi Hem deney verileri hem de HAD analiz sonuçlarına göre serbest dönen kuyruk yüzeyleri 0-4 hücum açıları arasında benzer dönü hızlarıyla dönmekte, bu hücum açısından sonra yavaşlamaya başlamakta ve 11 hücum açısı civarında durmaktadır. Bu durum dönü-kiliti ( roll-lock ) olarak tanımlanmaktadır [Dillenius, Lesieutre ve Love, 2002]. Mach sayısı 2.86 için serbest dönen ve sabit kuyruklu modellere ait HAD analizleri yapılmış ve yuvarlanma momenti katsayısı verileri Şekil 15 te gösterilmiştir. Serbest-dönen ve sabit-kuyruk modellerine ait yuvarlanma momenti katsayıları arasındaki fark indirgenmiş yuvarlanma momentinden kaynaklanmaktadır. Şekil 15: Yuvarlanma Momenti Katsayısının Hücum Açısı ile Değişimi 2.86 Mach sayısında ve 4 hücum açısı için serbest-dönen-kuyruklu ve sabit-kuyruklu modellere ait normal kuvvet ve yunuslama momenti değerleri karşılaştırmalı olarak Tablo 3 te gösterilmiştir. Tablo 3: Serbest-Dönen-Kuyruk Modelinin Normal Kuvvet ve Yunuslama Momentine Etkisi Sabit-Kuyruklu Serbest-Dönen-Kuyruklu Zamansal Ortalama En düşük En Yüksek C N 0.948 0.941 0.921 0.955 C m CG 0.029 0.070-0.002 0.174 9

Mach sayısı 2.86 ve 0 hücum açısı için dönen füze yüzeylerine ait yuvarlanma momenti katsayısı, dönü hızı ve yuvarlanma açısı değerlerinin zamana göre değişimi Şekil 16 ve Şekil 17 de gösterilmiştir. Şekil 16: Yuvarlanma Dönü Hızı ve Açısının Zaman ile Değişimi (M=2.86) Şekil 17: Yuvarlanma Momenti Katsayının Zaman ile Değişimi (M=2.86) DEĞERLENDİRMELER Bu çalışmada sabit ve dönen kuyruklu füzeler için HAD analiz çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Serbest dönen yüzeyler için HAD analizlerinden elde edilen dönü hızları, NASA Langley Unitary Plan Rüzgar Tüneli test sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Deneysel veriler ile HAD analizi sonuçlarının uyum içinde olduğu görülmüştür. Dinamik çözüm-ağı ve durağan olmayan analizler yapılarak, kanard-kontrollü füzelerde kullanılan serbest dönen kuyruğun HAD yöntemleri ile modellenebileceği gösterilmiştir. 10

Kaynaklar Ansys Inc., 2009. ANSYS FLUENT 12.0 User s Guide, Nisan Blair, A.B. Jr., 1985. Wind-Tunnel Investigation at Supersonic Speeds of a Remote-Controlled Canard Missile with a Free-Rolling-Tail Brake Torque System, NASA TP-2401, Mart Dillenius M., Lesieutre D. ve Love J., 2002. Prediction of the Nonlinear Aerodynamic Characteristics of Tandem-Control and Rolling-Tail Missiles, AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, California, Ağustos Murman S. M., 2003. Cartesian-Grid Simulations of a Canard-Controlled Missile with a Spinning Tail, 21th AIAA Applied Aerodynamics Conference, Florida, Haziran Nygaard T. A., 2003. Aeromechanic Analysis of a Missile with Freely Spinning Tailfins, 21th AIAA Applied Aerodynamics Conference, Florida, Haziran 11