Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi
Yıl: 2023 Cilt: 38 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 1 - 14 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.598403 İndeks Tarihi: 23-03-2023
Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi
Öz: Bu çalışmada incelenen fan-kanat, kısmen gömülü çapraz akışlı fana (ÇAF) sahip olup, düşük uçuş hızları ve yüksek manevra kabiliyeti gerektiren hava araçları için uygundur. Bu çalışmanın amacı fan-kanat modeli çevresindeki akışın ve modele etkiyen aerodinamik kuvvetlerin uç hız oranı (UHO) ve Reynolds sayısı (Re) parametreleri ile değişiminin deneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmesidir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizinde daimi akış kabulüyle Reynolds Ortalamalı Navier Stokes (RANS) modeli çözülmüştür. Hava tünelinde modelin iz bölgesinde basınç ölçümleri yapılarak Jones yöntemi ile sürükleme/itki katsayıları elde edilmiştir. Aerodinamik kuvvetlerin direkt ölçümü kuvvet-denge mekanizmasında gerçekleştirilmiştir. Model yüzeyindeki akış ayrılması iplik yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Deney sonuçlarına göre aerodinamik kuvvet katsayıları üzerindeki UHO etkisi Reynolds sayısı etkisine göre daha fazladır ve yüksek UHO değerleri itki ve taşıma katsayılarını arttırmaktadır. Artan Reynolds sayısı ile taşıma katsayısı azalırken, itki katsayısı artmaktadır. Fan çalışmıyor iken, model üst yüzeyinin firar kenarına yakın bölgesinde yüksek hücum açısı (α) ve Re değerlerinde akış ayrılması görülmüş, fan çalışıp UHO değeri 1’in üstüne çıktığında ortadan kalkmıştır. HAD analizinde α = 0° ve UHO = 1,4 için farklı Reynolds sayılarında deney sonuçlarından en fazla %12 farklı itki katsayıları elde edilmiştir.
Anahtar Kelime: Experimental and numerical study of the aerodynamics of a cross flow fan embedded wing configuration
Öz: FanWing which was investigated in this study has a partially embedded cross flow fan (CFF) and is appropriate for low speed air vehicles that require high maneuverability. The aim of this study is to investigate experimentally and numerically the flow field around FanWing model and the effects of tip speed ratio (TSR) and Reynolds number (Re) parameters on aerodynamic forces acting on the model. In computational fluid dynamics (CFD) study, the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) model was solved for steady flow. In the wind tunnel, drag/thrust coefficients were obtained by pressure measurements in the wake of the model using the Jones method. Direct measurements of aerodynamic forces were performed on force-balance mechanism. Tufts method was used to investigate flow separation on the model surface. According to the experimental results TSR has more effect on the aerodynamic force coefficients comparing with Reynolds number and larger TSR increases the thrust and lift coefficients. While lift coefficient decreases with increasing Reynolds number, thrust coefficient increases. For the fan-off condition, flow separation was observed on model upper surface close to trailing edge at high angle of attack (α) and Re values which disappeared for the fan-on and TSR value over 1 condition. Thrust coefficients obtained by CFD analysis for α = 0°, TSR = 1.4 and varying Reynolds numbers were within 12% of experimental results.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Kim H.D., Saunders J.D., Embedded wing propulsion conceptual study, NASA/TM-2003-212696, 1-12, 2003.
- Dang T.Q., Bushnell P.R., Aerodynamics of cross flow fans and their application to aircraft propulsion and flow control, Prog. Aerosp. Sci., 45, 1-29, 2009.
- Eck B., FANS, Pergamon Press, First English Edition, New York, A.B.D., 1973.
- Ackeret, J., Present and future problems of airplane propulsion, NACA TM No. 976, 1941.
- Dornier, P., Multiple drive for aircraft having wings provided with transverse flow blowers, US Patent No. 3,065,928, 1962.
- Nieh T.W., The propulsive characteristics of a cross flow fan installed in an airfoil, MSc. Thesis, University of Texas at Arlington, Texas, 1988.
- Hobson G.V., Cheng W.T., Seaton M.S., Gannon A., Platzer M.F., Experimental and computational investigation of cross flow fan propulsion for lightweight VTOL aircraft, Proceedings of ASME Turbo Expo 2004, Vienna, Austria, 781-791, June 14-17, 2004.
- Kummer J.D., Dang T.Q. , Cross flow fan propulsion system, US Patent No. 7,641,144 B2, 2010.
- Kummer J.D., Dang T.Q., High-lift propulsive airfoil with integrated cross flow fan, Journal of Aircraft, Vol.43, No.4, 1059-1068, 2006.
- Dygert R.K., Dang T.Q., Experimental investigation of an embedded crossflow fan for airfoil propulsion/circulation control, J. Propul. Power, Vol.25, No.1, 196-203, 2009.
- Golagan C., Mores S., Steiner H.S., Sietz A., Potential of the cross flow fan for powered-lift regional aircraft applications, 9th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations Conference (ATIO), Hilton Head, South Carolina, 1-10, 21-23 September, 2009.
- Phan N.H., Leading edge embedded fan airfoil concept – a new powered high lift technology, Ph.D. Thesis, Syracuse University, New York, 2015.
- Peebles P., Fluid dynamic lift generation device, US Patent No. 6,231,004, 2001.
- Seyfang G.R., FanWing – developments and applications, Proceedings of ICAS 2012, 1-9, 2012.
- Ahad O., Graham J.M.R., Flight simulation and testing of the FanWing experimental aircraft, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 79/2 (2007), 131-136, 2007
- Duddempudi D., Yao Y., Edmondson D., Yao F., Curley A., Computational study of flow over generic FanWing airfoil, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 79/3 (2007), 238-244, 2007.
- Askari S., Shojaeefard M.H., Numerical simulation of flow over an airfoil with a cross flow fan as a lift generating member in a new aircraft model, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 81/1, 59-64, 2009.
- Askari S., Shojaeefard M.H., Shape optimization of the airfoil comprising a cross flow fan, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 81/5, 407-415, 2009.
- Askari S., Shojaeefard M.H., and Goudarzi K., Experimental study of stall in an airfoil with forced airflow provided by an integrated cross flow fan, Proc. IMechE., Vol.225, Part G: J. Aerosp. Eng., 97-104, 2011.
- Askari S., Shojaeefard M.H., Experimental and numerical study of an airfoil in combination with a cross flow fan, J. Aerosp. Eng., 227(7), 1173-1187, 2012.
- Askari S., Shojaeefard M.H., Experimental and numerical investigation of the flap application in an airfoil in combination with a cross flow fan, Int. J. Numer. Methods Heat Fluid Flow, Vol.22, No.6, 742-763, 2012.
- Saracoglu B.H., Paniagua G., Analysis of the flow field around the wing section of a FanWing aircraft under various flow conditions, 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting, Kissimmee, Florida, 1-8, January 5-9, 2015.
- Alviach G.R., Villafane L., Paniagua G., Optical characterization of a cross flow fan for distributed propulsion, 52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Salt Lake City, UT, 1-5, July 25-27, 2016.
- Durmaz S., Alahmad O., and Saracoglu B.H., Performance optimization of a novel wing integrated distributed propulsion system, 2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting, 1-12, January 2018.
- Siliang D., Zhengfei T., The aerodynamic behavioral study of tandem fan wing configuration, Int. J. of Aerosp. Eng., Article ID 1594570, 1-14, 2018.
- Russo G.P., Aerodynamic Measurements, Woodhead Publishing, First Edition, Cambridge, İngiltere, 2011.
- McMahon H., Jagoda J., Komerath N., Seitzman J., Force measurement in a subsonic wind tunnel, Lesson Plan for AE3051 Experimental Fluid Dynamics, Georgia Institute of Technology, Georgia, 1-8, 2009.
- Morris M., Post S., Force balance design for educational wind tunnels, AC 2010-393, 1-10, 2010.
- Barlow J.B., Rae W.H., Pope A., Low Speed Wind Tunnel Testing, John Wiley & Sons Ltd., Third Edition, New York, A.B.D., 1999.
- Anderson J.D., Fundamentals of Aerodynamics, McGraw-Hill, Fifth Edition, Singapur, 2011.
| APA | Coskunses E, Tuncer O (2023). Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. , 1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| Chicago | Coskunses Ekmel,Tuncer Onur Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. (2023): 1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| MLA | Coskunses Ekmel,Tuncer Onur Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. , 2023, ss.1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| AMA | Coskunses E,Tuncer O Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. . 2023; 1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| Vancouver | Coskunses E,Tuncer O Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. . 2023; 1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| IEEE | Coskunses E,Tuncer O "Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi." , ss.1 - 14, 2023. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| ISNAD | Coskunses, Ekmel - Tuncer, Onur. "Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi". (2023), 1-14. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.598403 |
| APA | Coskunses E, Tuncer O (2023). Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(1), 1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| Chicago | Coskunses Ekmel,Tuncer Onur Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38, no.1 (2023): 1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| MLA | Coskunses Ekmel,Tuncer Onur Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.38, no.1, 2023, ss.1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| AMA | Coskunses E,Tuncer O Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(1): 1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| Vancouver | Coskunses E,Tuncer O Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(1): 1 - 14. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| IEEE | Coskunses E,Tuncer O "Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38, ss.1 - 14, 2023. 10.17341/gazimmfd.598403 |
| ISNAD | Coskunses, Ekmel - Tuncer, Onur. "Çapraz akışlı fan gömülü bir kanat konfigürasyonu aerodinamiğinin deneysel ve sayısal incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/1 (2023), 1-14. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.598403 |
