The Effect of High-Speed Air Flows on Different Airfoils

Year 2023, Volume: 12 Issue: 1, 65 - 94, 10.06.2023

Yusuf Can Akar , Ramazan Selver

https://doi.org/10.55007/dufed.1129899

Cited By: 2

Abstract

Considering the ever-increasing energy demand and the resulting decrease in energy resources, we need to use the resources we have very efficiently. Because airplanes carry large loads during their flights, they consume a lot of fuel. Many studies are carried out to reduce this fuel consumption. In this study, we examined the NACA 4415 airfoil to reduce fuel consumption and compared this airfoil with its revised version to make it better. Aluminium 7075-T6 material with low density and high strength value was used for the wing material. Both airfoils were solved numerically with the Computational Fluid Dynamics of the Ansys Fluent program. Then, statistical analyses were performed for the wings. The wings were tested at fourteen different angles of attack. When the results were examined, there were no significant changes in many values of flow analysis and static analysis, while lifting forces and thrust forces drew attention. Due to the decrease in the wing mass, the required engine power in the aircraft decreased, but the lift force remained almost unchanged. In this way, the required engine force of the wing was reduced without changing the lift force.

Keywords

High flow rate, Numerical analysis, Airplane wing, NACA 4415, Angle of attack, Airfoil

Yüksek Hızlardaki Hava Akışının Farklı Kanat Profillerine Etkisi

Abstract

Günden güne görülen enerji kaynaklarındaki azalma ve buna bağlı artan enerji ihtiyacı düşünüldüğünde, elimizdeki kaynakları çok verimli kullanmamız gerekmektedir. Uçaklar uçuşları esnasında büyük yükler taşıdığından dolayı çok fazla miktarda yakıt tüketirler. Bu yakıt tüketimini azaltmak için birçok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmamızda, yakıt tüketimini azaltmak için NACA 4415 kanat profilini inceleyip, bu kanat profilini daha iyi hale getirebilmek için revize edilmiş hali ile karşılaştırdık. Kanat malzemesi için yoğunluğu düşük, mukavemet değeri yüksek Alüminyum 7075-T6 kullanılmıştır. Her iki kanat, Ansys Fluent programının Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile nümerik olarak çözdürülmüştür. Ardından kanatlar için statik analizler yapılmış ve kanatlar on dört farklı hücum açısında test edilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde akış analizi ve statik analizin birçok değerinde önemli bir değişme olmazken, kaldırma kuvvetleri ve itme kuvvetlerindeki değişiklik dikkat çekmektedir. Kanat kütlesinin azalmasından dolayı uçakta gerekli motor kuvveti azalırken, kaldırma kuvvetinde neredeyse hiçbir değişme olmadığı görülmüştür. Bu sayede, kaldırma kuvvetini değiştirmeden kanadın gerekli motor kuvveti azaltılmıştır.

Keywords

Yüksek akış hızı, Nümerik analiz, Uçak Kanadı, NACA 4415, Hücum açısı, Kanat profili

References

• J. D. Anderson, “Fundamentals of Aerodynamics”, 5th ed., McGraw Hill, New York, 2010.
• J. D. Anderson, “Ludwig Prandtl’s boundary layer,” Phys. Today, vol. 58, no. 12, pp. 42-48, 2005.
• M. C. Güçlü, Uçak Kanadı Üzerindeki Akışın Aerodinamik Performans Analizi Ve Kontrolü, Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, TOBB Ekonomi Ve Teknoloji Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2019.
• Y. M. Adil, “Uçak mühendisliğine giriş ve etik ders notları”, 2006-2007.
• G. Castiglioni, J. A. Domaradzki, V. Pasquariello, S. Hickel, M. Grilli, “Numerical simulations of separated flows at moderate Reynolds numbers appropriate for türbine blades and unmanned aero vehicles”, International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 49, pp. 91-99, 2014.
• E. Haydaraslan, Isı Değiştiricisindeki Yüzey Deseninin Isı Transferine Etkisinin İncelenmesi, Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2018.
• ASM International, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials, vol. 2, 10th Ed., 1990, https://doi.org/10.31399/asm.hb.v02.9781627081627
• M. Yılmaz, Uçaklar nasıl kilo veriyor. (2018). Erişim Tarihi: 26.07.2018. [Online]. https://boardinginfo.com/kucuk-dokunuslarla-buyuk-kazanclar/.