Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

BÖLÜM 11 DIŞ AKIŞLAR Kaldırma ve Direnç. Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 2 Amaçlar Direnç, sürtünme, basınç direnci, direnç.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "BÖLÜM 11 DIŞ AKIŞLAR Kaldırma ve Direnç. Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 2 Amaçlar Direnç, sürtünme, basınç direnci, direnç."— Sunum transkripti:

1 BÖLÜM 11 DIŞ AKIŞLAR Kaldırma ve Direnç

2 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 2 Amaçlar Direnç, sürtünme, basınç direnci, direnç düşmesi ve kaldırma gibi fiziksel olguları tanıtımı Yaygın karşılaşılan bazı geometrilerin üzerinden akışla ilgili direnç kuvvetini hesaplanması Akış rejiminin, silindir ve küre üzerinden akışlardaki direnç katsayılarına etkisinin anlaşılması Kanatlar üzerinden akışın anlaşılması ve kanatlara etkiyen kaldırma ve direnç kuvvetlerinin hesaplanması

3 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 3 Motivasyon

4 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 4 Motivasyon

5 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 5 Dış Akış Hareket halindeki cisimler ve araçlar üzerinden geçen akış, bunların üzerine kuvvet ve moment uygular Örnekler: uçaklar, otomobiller, binalar, gemiler, denizaltılar ve türbomakinalar. Bu tür problemler genellikle Dış Akış olarak değerlendirilir. Yakıt ekonomisi, hız, ivme, manevra kabiliyeti, kararlılık ve kontrol, ortaya çıkan bu aerodinamik/hidrodinamik kuvvet ve momentlerle yakından ilgilidir. Bir aracın 6 serbestlik dereceli genel hareketi 3 tane lineer momentum 3 tane de açısal momentum denklemiyle tarif edilir.

6 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 6 Akış Kaynaklı Kuvvet ve Momentler Dalgalı denizde hareket eden gemiler 6 serbestlik dereceli en zor problemlerden biridir. Uçuş irtifasında seyreden uçak: Direnç K.= İtki ; Kaldırma K. = Ağırlık.

7 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 7 Direnç ve Kaldırma Akış kaynaklı kuvvetler, cisim üzerine etkiyen basınç ve viskoz kuvvet kuvvetlerden ileri gelir. Direnç: Akışa paralel bileşen. Kaldırma: Akışa dik bileşen.

8 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 8 Direnç ve Kaldırma Kaldırma ve Direnç kuvvetleri yüzey boyunca basınç ve çeper-kayma gerilmesinin integrali ile bulunabilir

9 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 9 Drag and Lift F L ve F D kuvvetleri, geometrinin yanı sıra  ve V ye de bağlıdır. Boyut analizi ile iki Pİ terimi elde edilir: Kaldırma ve Direnç Katsayıları. Burada A, direnç hesaplamalarında ön-bakış alanı, kanat aerodinamiğinde üst-bakış alanı veya hidrodinamik uygulamalarda ıslak-yüzey alanı olur.

10 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 10 Örnek: Otomobile gelen direnç Scion XBPorsche 911 C D = 1.0, A = 2.3 m 2, C D A = 2.3 m 2 C D = 0.28, A = 0.93m 2, C D A = 0.26m 2 •F D =1/2  V 2 (C D A) Scion XB için ~ 10 kat daha yüksektir •Bunun kaynağı C D nin ve ön bakış alanının yüksek olmasıdır. •Güç tüketimi P = F D V =1/2  V 3 (C D A) hızın küpü V 3 ile orantılıdır.

11 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 11 Direnç ve Kaldırma İncelen kanatlar için C L ve C D kanat boyunca değişebilir. Bu uygulamalarda yerel katsayılar (C L,x ve C D,x ) tanımlanır ve toplam katsayılar kanat açıklığı boyunca alınan integral ile hesaplanır:

12 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 12 Sürtünme ve Basınç Direnci Akış kaynaklı kuvvetler basınç ve sürtünme etkilerinden meydana gelir. Bunları bileşenlerine ayırarak ifade etmek kolaylık sağlar, F D = F D,sürtünme + F D,basınç C D = C D,sürtünme + C D,basınç Bu yaklaşım gemi modellerinin test edilmesinin temelini oluşturur ve bu durumda, C D,basınç = f(Fr) Froude sayısı C D,sürtünme = f(Re) olduğu kabul edilir. Friction drag Pressure drag Friction & pressure drag

13 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 13 Akım Çizgili Hale Getirme Akım çizgili hale getirme F D,basınç ı düşürürken ıslak yüzeyin artmasına yol açarak F D,sürtünme yi yükseltir. Arzu edilen şey, akış ayrılmasını ortadan kaldırma ve toplam direnci (F D ) en aza indirmedir.

14 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 14 Akım Çizgili Hale Getirme

15 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 15 Aktif Akış Kontrolü yoluyla Akım Çizgili Hale Getirme Ağır vasıtalarda yarıklardan üfüren havanın pnömatik olarak kontrol edilmesi direnci düşürerek önemli yakıt tasarrufu sağlar.

16 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 16 Bazı Geometrilerin C D Değerleri Bir çok geometride Re > 10 4 olması halinde C D sabittir. C D cismin yerleştirilme biçiminden çok etkilenir. Kaba bir yaklaşım olarak bir sistemin toplam direncini bulmada, sistemi oluşturan bileşenlerin direnç katsayıları toplanabilir. İlginçtir ki bu yaklaşımın başarılı olmasının dayandığı bir matematiksel neden bulunmamaktadır.

17 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 17 Bazı Geometrilerin C D Değerleri

18 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 18 Bazı Geometrilerin C D Değerleri

19 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 19 Bazı Geometrilerin C D Değerleri

20 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 20 Düz Plaka Üzerindeki Direnç Düz bir plaka üzerine etkiyen direnç kuvveti; plaka üzerinde gelişen laminer, geçiş ve türbülanslı sınır tabakaların neden olduğu sürtünmenin bir sonucudur.

21 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 21 Düz Plaka Üzerindeki Direnç Yerel sürtünme katsayısı Laminer: Türbülanslı: Ortalama sürtünme katsayısı Laminer: Türbülanslı: Bazı hallerde plaka, türbülanslı akışın oluşmasına yetecek kadar uzun olsa da laminer kısmı göz ardı edebilecek kadar uzun olmayabilir:

22 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 22 Sürtünmenin Etkisi Yandaki şekil boru akışlarındaki Moody diyagramını andırır. Pürüzlülüğün laminer akışa etkisi yoktur Ancak türbülanslı akış çok etkilenir ve belirli bir Re için 7 kat artabilir

23 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 23 Silindir ve Küre Direnci

24 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 24 Silindir ve Küre Direnci Akış Re sayına çok bağlıdır. Türbülanslı sınır tabaka, oluşan ters basınç gradyeni nedeniyle akış ayrılmasına daha fazla direnir. Bunun sonucunda art izi (wake) daralır.  ayrılma,lam ≈ 80º  ayrılama,türb ≈ 140º

25 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 25 Pürüzlülüğün Etkisi

26 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 26 Kaldırma (kuvveti) Kaldırma, (basınç ve viskoz etkilerden kaynaklanan) net kuvvetin akış yönüne dik bileşenidir. Kaldırma katsayısı A=bc üst-bakış alanıdır.

27 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 27 Hücum açısının etkisi İnce-kanat kuramına göre C L ≈2  for  <  stol Dolayısıyla kaldırma kuvveti  ile doğrusal olarak artar Çoğu uygulamada C L /C D oranı maksimum yapılmaya çalışılır. C D katsayısı rüzgar tüneli deneylerinden ya da CFD ile belirlenir (STD veya NSD ile). C L /C D oranı stola ulaşıncaya kadar 100 civarına çıkabilir. bir uçak tırmanışa geçtiği zaman uçuş açısı artar ve hava kanatlarının üzerinden düzenli olmayan bir şekilde akmaya başlar. eğer bir uçak yeteri kadar gücü olmadan çok dik bir şekilde yükselmeye başlarsa hava kanadın üzerinden akabilmek ve kaldırma kuvveti yaratabilmek için yeteri hıza sahip olamaz. havanın akışı bozulur ve uçak yere doğru düşmeye başlar. buna stol olma denir.

28 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 28 Kanat şeklinin etkisi Kalınlık ve kanadın kavis biçimi basınç dağılımını (dolayısıyla kanat yükünü) ve akış ayrılmasının gerçekleşeceği konumu etkiler.

29 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 29 Kanat şeklinin etkisi •Şekilde, •Renkli basınç konturları (eşdüzey çizgileri) •Hız alanındaki akım çizgileri •Yüzeydeki basıcın dağılımı görülmektedir. •Kanat kavisinin (kamber) ve kalınlığının etkisinin çok fazla olduğu anlaşılmaktadır. es/online_tools/panel2/

30 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 30 Kanat uçlarının etkisi Kanadın yüksek basınçlı yüzeyinden düşün basınçlı yüzeyine geçen kaçak akım nedeniyle uçlarda vorteks (çevri) meydana gelir. Bunlara uç vorteksi denir. Büyük uçaklardan yayılan uç vorteksleri çok gerilere kadar etkisini sürdürebilir ve hafif uçaklar için önemli bir tehlike doğurur. Bununla da kalmayıp yoğun çalışan havaalanlarında kalkış ve inişi önemli ölçüde kısıtlar.

31 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 31 Kanat uçlarının etkisi Kanat uçlarında ortaua çıkan bu etkiler, uç plakaları veya kanatçıklar kullanılarak düşürülebilir. Ancak bunun sonucunda sürtünme direnci artar. Akbabaların kanat ucu tüyleri bu amaca hizmet için tasarlanmıştır.

32 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 32 Lift Generated by Spinning Superposition of Uniform stream + Doublet + Vortex

33 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 33 Dönme ile oluşan kaldırma kuvveti C L dönme hızından çok etkilenir. Ancak dönmenin C D üzerindeki etkisi oldukça azdır. Beyzbol, golf, futbol ve tenis oyuncuları bunu iyi bilir ve kullanırlar. Dönme ile oluşan kaldırma etkisine Magnus Etkisi denir..

34 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 34 Hesaplamalı Akışkan Dinamiğinin Görsel Dünyası

35 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 35 Hesaplamalı Akışkan Dinamiğinin Görsel Dünyası

36 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 36 Hesaplamalı Akışkan Dinamiğinin Görsel Dünyası

37 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 37 Hesaplamalı Akışkan Dinamiğinin Görsel Dünyası

38 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 38 Hesaplamalı Akışkan Dinamiğinin Görsel Dünyası

39 Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 39 Hesaplamalı Akışkan Dinamiğinin Görsel Dünyası


"BÖLÜM 11 DIŞ AKIŞLAR Kaldırma ve Direnç. Chapter 11: Flow over bodies; lift and drag ME33 : Fluid Flow 2 Amaçlar Direnç, sürtünme, basınç direnci, direnç." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları