Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık ve Uzay Mühendisliği Anabilim Dalı

Aero-structural design and analysis of a joined-wing kit

Birleşik kanat kitinin aerodinamik-yapısal tasarım ve analizi

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 416538 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

In this study, a multi-objective aero-structural multidisciplinary design optimization (MDO) of a joined-wing kit which is installed on a transonic free fall munition is performed. The main purpose of the joined-wing kit is to enable the munitions to extend their range and gain standoff attack capability. In order to fulfill these aims joined-wing kit configurations are generally investigated through various analyses. Each joined-wing configurations are determined through two geometric key parameters namely; the aft wing sweep angle and the location of the joint. In the first part of the thesis, dynamic characteristics of the joined-wing configurations are investigated through series of finite element modelling and analyses. Thereafter, experimental validations of these finite element models are performed by classical modal analyses techniques comprising both impact hammer and shaker tests. The second part of the thesis focuses on the high-fidelity multi-point aero-structural optimizations of the joined-wing configurations. In addition to the geometric design parameters, the effects of two aerodynamic design variables; namely speed and the angle of attack of the munition are also explored. The objectives of the optimization can be listed as maximizing lift-to-drag ratio, minimizing weight of the joined-wing kit and increasing wing stiffness. For these purposes, loosely coupled MDO analyses are elucidated with a hybrid genetic algorithm and response surface methodology (RSM). In consideration of the 3D aerodynamic analyses, RANS (Reynold Averaged Navier Stokes) simulations with Spalart-Allmaras model are used for turbulence closure. Then, the structural analyses are performed under various the aerodynamic loads. In order to construct accurate response surfaces, both aerodynamic and structural analyses are repeated for required number of experimental design points which are chosen through design of experiments. Finally, candidate design points for the best design are extracted from the response surface models by using multi-objective genetic algorithms.

Summary:

Bu çalışmada transonik hızda itkisiz hareket eden bir mühimmata takılan birleşik kanat kitinin çok amaçlı multidisipliner optimizasyonu (MDO) yapılmıştır. Mühimmatlara birleşik kanat kiti takılmasının ana amacı, mühimmatların menzili artırmak ve emniyet mesafesinde atış olanağı sağlamaktır. Bu amaçları sağlayabilmek için birleşik kanat kiti konfigürasyonları çeşitli analizlere tabi tutulmuştur. Her bir birleşik kanat kiti konfigürasyonu iki önemli geometrik parametre olan arka kanat süpürme açısı ve bağlantı yeri ile belirlenmiştir. Tezin ilk bölümünde, birleşik kanat kiti konfigürasyonlarının dinamik karakteristikleri bir dizi sonlu elemanlar modelleme ve analiz yöntemleri ile incelenmiştir. Bunu takiben, sonlu elemanlar modellerinin deneysel doğrulamaları için darbe çekici ve modal titreştirici uygulamalarını içeren klasik modal analiz testleri yapılmıştır. Tezin ikinci bölümü birleşik kanat konfigürasyonlarının yüksek doğruluk dereceli, birden fazla uçuş koşulunu içeren aerodinamik-yapısal optimizasyonu üzerine yoğunlaşmıştır. Geometrik tasarım parametrelerine ek olarak, iki aerodinamik tasarım parametresi; mühimmatın hızı ve hücum açısının etkileri de incelenmiştir. Optimizasyonun amaçları, taşıma kuvvetinin sürüklenme kuvvetine olan oranını en üst düzeye çıkartılması, birleşik kanat kitinin ağırlığının en aza indirgenilmesi ve kanat direngenliğinin artırılması olarak sıralanabilir. Bu amaçlarla yönelik olarak, melez genetik algoritma ve yanıt yüzey metodolojisi (RSM) kullanılarak ayrık MDO analizleri yapılmıştır. Üç boyutlu aerodinamik analizleri gerçekleştirirken, türbülans modellemesi için Spalart-Allmaras modeli ile RANS (Reydnold Ortalamalı Navier Stokes) simülasyonları kullanılmıştır. Daha sonra yapısal analizler farklı aerodinamik yükler altında de tekrarlanmıştır. Hassas yanıt yüzeyleri oluşturabilmek için gerekli sayıda deneysel tasarım noktası deneysel tasarım yöntemleriyle seçilmiş, her bir seçilen nokta için aerodinamik ve yapısal analizler yapılmıştır. Son olarak en iyi tasarım için aday tasarım noktaları oluşturulan yanıt yüzeylerin çok amaçlı genetik algoritma aracılığıyla tespit edilmiştir.