Havacılık uygulamaları için açık kaynaklı parametrik bir aerodinamik şekil optimizasyon çerçevesinin geliştirilmesi

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Buğra BATAN

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Tamer Çalışır

Eş Danışman: Şahin Yiğit

Özet:

Sürekli büyüyen havacılık sektöründe uçuş sayısının artması nedeniyle uçakların karbon ayak izi de artış göstermektedir. Uçakların aerodinamik performansının iyileştirilmesi kritik bir gereklilik haline gelmiştir. Bu nedenle, uçak bileşenlerinin tasarımında aerodinamik şekil optimizasyonu (ASO) büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, transonik rejimde sabit bir uçak kanadı (ONERA M6) ve N2A-EXTE hava aracının geometrilerini optimize etmek için açık kaynaklı araçlar kullanılarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) tabanlı parametrik bir ASO döngüsü tasarlanmıştır. Sunulan ASO çerçevesi kullanılarak elde edilen sonuçlar, sabit bir kanadın (ONERA M6) taşıma-sürükleme oranı yaklaşık olarak %18 oranında ve N2A-EXTE hava aracı için ise maksimum %10’luk göreceli iyileştirme yaptığını göstermiştir. Optimize edilmiş aerodinamik yüzeylerin üzerindeki basınç dağılımı ve süpersonik bölgelerin başlangıç geometrisi ile kıyaslanması sonucunda yapılan göreceli iyileştirmenin nedenleri ortaya konmuştur. Ayrıca N2A-EXTE hava aracı için oluşturulan yeni tasarımlar için hacim, yüzey alanı ve boylamsal statik kararlılık karakteristiği açısından orijinal hava aracı geometrisi ile kıyaslanmıştır. Jenerik bir kanat ve gerçek bir hava aracı üzerinde yapılan optimizasyon çalışmaları ASO döngüsünün yeterince kararlı olduğunu ve iyi çalıştığını ortaya koymuştur. Bu çalışmada tasarlanan ASO döngüsünde yer alan açık kaynak yazılımlar başka tasarım araçları ile yer değiştirilebilir olup farklı havacılık uygulamalarında ve hava araçlarının ön tasarım aşamalarında kolaylıkla kullanılabilmektedir. Mevcut çalışmada sunulan ASO döngüsü gelecekte yapılacak çok disiplinli ASO çalışmasının ilk adımı olarak düşünülebilir.

Anahtar Kelimeler : Açık Kaynak Yazılımlar, Uçan Kanat Hava Aracı, Aerodinamik Şekil Optimizasyonu, HAD, OpenFOAM