Aerodynamic Analysis and Optimization of Airfoilof an Unmanned Aerial Vehicle Using CFD

Abstract

Kanat, uçak tasarımının performansını ve verimliliğini doğrudan ve önemli ölçüde etkileyen temel bir parçasıdır; bu nedenle tasarım sürecinin uçak kanadı seçimi kısmı, tüm uçak tasarım sürecinin başarısını etkileyen önemli bir adımdır. Bu tez çalışmasında, küçük insansız hava aracının kanat seçimi yapılmıştır. İnsansız hava taşıtlarının popülaritesi ve uygunluğuna dayalı belirlenen yedi farklı kanatçık SA7035, SA7038, SD7090, MH45, MH114, MH32 ve MH60'tan optimum kanat profilini belirlemek üzere iki boyutlu hesaplama simülasyonu yapılmıştır. Simülasyonlar, sonlu hacimler yöntemi kullanılarak ANSYS Fluent'te düşük akson Reynolds akışında Re= 2.4 ∙ 105düşük ses altı akış hızında gerçekleştirilmiştir. Geçiş (γ-Reθ) SST modeli türbülans modeli olarak kullanılmıştır. XFOIL kullanılarak Fluent sonuçlarını doğrulamak için bir karşılaştırma da yapılmıştır. Kaldırma/sürükleme oranı, kaldırma katsayısı, düşük durma hızı ve bazı durma özellikleri, tasarım gereksinimlerini karşılayan uygun bir kanat profili seçmek için kullanılan kriterler olarak belirlenmiştir. Kaldırma katsayısı, sürtünme katsayısı ve kaldırma sürtünme oranının aerodinamik özellikleri, hücum açısı aralığında -3 ile 15 derece arasındaki yedi farklı kanat profili için karşılaştırılmıştır. Seçim yaklaşımının kriterlerini yerine getirmiş ve tasarım şartnamelerinde en iyi performansı göstermiş olan MH114 kanat profili bu tasarımın kanat profili olarak seçilmiştir. Ayrıca, seçilen kanatçık MH114'ün akış fiziği detaylı olarak incelenmiştir.