Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi

Baran, Özgür Ugras; Koseomur, Oguz Ziya

doi:10.17341/gazimmfd.719712

Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi

Oğuz Ziya KÖSEÖMÜR, (Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Ankara, 06800, Türkiye)

Özgür Ugras BARAN (Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Ankara, 06800, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

9 4

Yıl: 2023 Cilt: 38 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 1995 - 2008 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.719712 İndeks Tarihi: 29-09-2023

Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi

Öz:

Mühimmat aerodinamiği çalışmaları, uçuş süresi boyunca çok farklı akış rejimlerinden geçen ve çok yüksek manevra kabiliyetine sahip olması gereken bir hava aracının oldukça sınırlı bir aerodinamik yüzey ile kontrol edilebilmesini gerektirmektedir. Bu zor hedefler tipik olarak, ön tasarım sürecinde basitleştirilmiş bir ön tasarım aracı ile binlerce farklı kanat-gövde seçeneğinin denenmesi ile gerçekleştirilmeye çalışılmaktadır. Bu aşamada, bulunan alternatif mühimmat geometrileri detaylı tasarım aşamasında HAD analizleri ile incelenmeye başlanmaktadır. Ancak bu aşama uzun ve maliyetli bir ön işlemleme iş yükünü içermektedir. Bu sebeple, ön tasarımdan gelen mühimmat geometrileri sınırlı sayıda tutulmaktadır. Ön tasarım araçlarının yeterince hassas çözüm veremediği düşünüldüğünde bu geçişin daha az maliyetli ancak çok daha hassas yöntemlerle yapılması gerektiği ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada popüler bir mühimmat aerodinamiği hızlı analiz programı olan Missile-DATCOM formatını kullanan, tamamen otomatik olarak çözüm hacmi ve çözüm ağı oluşturabilen yeni bir teknoloji geliştirilmiştir. Bu teknoloji ile mühimmat çevresi çok yüksek kalitede yapısal ağlarla örülmektedir. Kontrol kanatçıklarına istenilen açılar verilebilmekte ve istenilen uçuş şartlarında analiz koşulabilmesini sağlamaktadır. HAD analizleri Chimera ağ çözüm yeteneği bulunan ve laboratuvarımızda geliştirilmekte olan sıkıştırılabilir HAD çözücü ile gerçekleştirilmiş ve deney sonuçları ile çok iyi bir uyum gözlenmiştir.

Anahtar Kelime: Mühimmat tasarımı yapısal ağ üreteci Overset çözücü HAD

Development of an automated missile design and analysis tool integrated with structured mesh generator

Öz:

Missile aerodynamic design studies require flight control of an aircraft that passes through diverse flight regimes with extreme maneuvering requirements, using a minimal control surface set. These challenging goals are achieved typically using a simplified pre-design tool among thousands of body-fin alternatives. Alternative geometries found at this stage are then transferred to the computational domains, and CFD analyses are conducted to ensure aerodynamic performance. However, this new stage involves a costly and time-consuming preprocessing workload. For this reason, the number of missile geometries transferred from the pre-design stage is very limited. Considering that pre-design tools cannot provide sufficiently precise results, it is seen that this transfer mechanism should be replaced with a new method that is less costly than traditional workflow but more precise than pre-design tools. This study presents a new software tool that uses Missile DATCOM design terminology to generate solution domain and computational mesh automatically. This technology generates a remarkably high-quality structured mesh around the missile geometry. Fin control angles can be applied, and CFD analyses are performed at desired flight conditions. CFD analyses are performed using an in-house compressible CFD tool, and a good match with the experimental results is observed.

Anahtar Kelime: Missile design Structured mesh generator Overset solver CFD

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Jablonsky, J., Cramer, E. Effective parallel optimization of complex computer simulations, 10th AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference Albany, New York, A.B.D., 4461, 2004.
2. McCormick, D.J., An analysis of using CFD in conceptual aircraft design., Doktora Tezi, Virginia Tech, A.B.D., 2002.
3. Rodriguez, D. ve Sturdza, P., January. A rapid geometry engine for preliminary aircraft design. 44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, Nevada, A.B.D., 2006-929, 9-12 Ocak 2006.
4. Hall, Z. CFD Modeling of US Army UAVs using NASA’s OVERFLOW CFD Code. 55th AIAA Aerospace Sciences Meeting, Grapevine, Texas, ABD, 2017-0275, 9-13 Ocak 2017.
5. Rizzi, A., Oppelstrup, J., Zhang, M., Tomac, M., Coupling parametric aircraft lofting to CFD & CSM grid generation for conceptual design., 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, Orlando, Florida, 2011-160, 04-07 Ocak 2011.
6. Tomac, M., & Eller, D., From geometry to CFD grids—an automated approach for conceptual design., Progress in Aerospace Sciences, 47 (8), 589-596., 2011.
7. Eller, D., & Tomac, M., Implementation and evaluation of automated tetrahedral–prismatic mesh generation software. Computer-Aided Design, 72, 118-129., 2016.
8. Özkan, M., Development of Cartesian based mesh generator with body fitted boundary layers, Yüksek Lisans Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2019.
9. Özkan M., Aksel M. H., Baran Ö. U., A Cartesian based mesh generator with body fitted boundary layers, 9th Ankara International Aerospace Conference, Middle East Technical University Ankara, Türkiye, AIAC-2017-139, 2017.
10. Rosema, C., Doyle, J., & Blake, W. B. MISSILE DATA COMPENDIUM (DATCOM) User Manual 2014 Revision, US Army Aviation and Missile Research, Development, and Engineering Center, Redstone, Arsenal, ABD 2014.
11. El-Mahdy, L. A., Ahmed, M. Y., Mahmoud, O. K., Abdel-Hameed, O. E., A Comparative Study of Prediction Techniques for Supersonic Missile Aerodynamic Coefficients, Journal of Mechanical Engineering, 14 (1), 35-60, 2017.
12. Jixing L., Tao N., Ping X., Tian, W., Rapid structure design and automated adjustment of missile body, 9th International Conference on Digital Enterprise Technology, Procedia CIRP, China 56, 84-89, 2016.
13. Yan, X., Zhu, J., Kuang, M. Wang, X., Aerodynamic shape optimization using a novel optimizer based on machine learning techniques., Aerospace Science and Technology, 86, 826-835, 2019.
14. Haocheng, F., Mingqiang, L., Hu, L., Zhe, W., A Knowledge-based and extensible aircraft conceptual design environment, Chinese Journal of Aeronautics, 24, 709-719, 2011.
15. Lu, F., Pang, Y., Jiang, X., Sun, J., Huang, Y., Wang, Z. Ju, J., Automatic generation of structured multiblock boundary layer mesh for aircrafts, Advances in Engineering Software, 115, 297-313, 2018.
16. Dener, C., Development of an Interactive Grid Generation and Geometry Modeling System with Object Oriented Programming, Doktora Tezi, Vrije Universiteit Brussel, Brüksel, 1992.
17. Kündeş, N. A., Development of an Automatic Design and Analysis Tool for Axial Compressors, Yüksek Lisans Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 1992.
18. Kündeş, N. A., Aksel, M. H., Baran, Ö. U., Development of an automatic design and analysis tool for Axial Flow Compressors. Isı Bilimi Ve Tekniği Dergisi/Journal Of Thermal Science & Technology, 39 (2). 2019.v
19. Farrashkhalvat, M., Miles, J. P. Basic structured grid generation with an introduction to unstructured grid generation. Oxford: Butterworth Heinemann, Elsevier, 2003.
20. Stoney, W. E. J., Transonic drag measurements of eight body-nose shapes. NACA Research Memorandum, Langley Aeronautical Laboratory, Washington. ABD, 1954.
21. Başoglu, O., Baran, Ö. U., Design and optimization of high-speed projectile nose geometry for maximum effectiveness, 7th Ankara International Aerospace Conference, Middle East Technical University Ankara, Türkiye AIAC-2013-098, 2013.
22. Dupuis, A. D., Hathaway, W., Aeroballistic range tests of the basic finner reference projectile at supersonic velocities (No. DREV-TM- 9703). Defence Research Establishment Valcartier, Québec, Kanada, 1997.
23. Makeich, G.S. Kryukov, I.A. Aerodynamics and flight dynamics simulation of Basic Finner supersonic flight in aeroballistic experiment, Journal of Physics: Conference Series, 1009, 1, 2018.
24. AIAA, R-101A - AIAA recommended practice for the CFD General Notation System - Standard interface data structures, 156, 2005.
25. Chan, W., Gomez, R., Rogers, S., Buning, P., Best practices in overset grid generation. 32nd AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, 3191, 2002.
26. Martin, J. E., Noack, R. W., Carrica, P. M. Overset grid assembly approach for scalable computational fluid dynamics with body motions. Journal of Computational Physics, 390, 297-305, 2019.
27. Allen, Jerry M. Aerodynamics of an axisymmetric missile concept having cruciform strakes and in-line tail fins from Mach 0.60 to 4.63. No. L-19027. 2005.

APA	Koseomur O, Baran Ö (2023). Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. , 1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
Chicago	Koseomur Oguz Ziya,Baran Özgür Ugras Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. (2023): 1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
MLA	Koseomur Oguz Ziya,Baran Özgür Ugras Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. , 2023, ss.1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
AMA	Koseomur O,Baran Ö Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. . 2023; 1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
Vancouver	Koseomur O,Baran Ö Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. . 2023; 1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
IEEE	Koseomur O,Baran Ö "Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi." , ss.1995 - 2008, 2023. 10.17341/gazimmfd.719712
ISNAD	Koseomur, Oguz Ziya - Baran, Özgür Ugras. "Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi". (2023), 1995-2008. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.719712

APA	Koseomur O, Baran Ö (2023). Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(4), 1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
Chicago	Koseomur Oguz Ziya,Baran Özgür Ugras Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38, no.4 (2023): 1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
MLA	Koseomur Oguz Ziya,Baran Özgür Ugras Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.38, no.4, 2023, ss.1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
AMA	Koseomur O,Baran Ö Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(4): 1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
Vancouver	Koseomur O,Baran Ö Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(4): 1995 - 2008. 10.17341/gazimmfd.719712
IEEE	Koseomur O,Baran Ö "Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38, ss.1995 - 2008, 2023. 10.17341/gazimmfd.719712
ISNAD	Koseomur, Oguz Ziya - Baran, Özgür Ugras. "Tam düzenli ağ üreteciyle entegre edilmiş otomatik mühimmat tasarım ve analiz yazılımı geliştirilmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/4 (2023), 1995-2008. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.719712