Υπολογιστική αεροδυναμική μελέτη μονοφασικής ροής γύρω από μη επανδρωμένο αεροσκάφος πολλαπλού ρόλου σε διάφορους αριθμούς Reynolds και μοντέλα τύρβης και σύγκριση με αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε αεροσήραγγα
Στην σημερινή εποχή, οι κώδικες CFD αποτελούν ένα αναπόσπαστο κομμάτι της ρευστομηχανικής. Η αδυναμία εύρεσης ολοκληρωτικής λύσης των εξισώσεων Navier-Stokes ευνόησε την εξέλιξη των υπολογιστικών μεθόδων στον χώρο της ρευστομηχανικής και την ανάπτυξη υπολογιστικών προγραμμάτων, τα οποία τις τελευταί...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14944 |
| id |
nemertes-10889-14944 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μη επανδρωμένο αεροσκάφος Υπολογιστική ρευστοδυναμική Πειραματική ρευστοδυναμική Αεροσήραγγα Τρισδιάστατη εκτύπωση Unmanned aerial vehicles Computational Fluid Dynamics (CFD) Experimental fluid dynamics Wind tunnel 3D printing |
| spellingShingle |
Μη επανδρωμένο αεροσκάφος Υπολογιστική ρευστοδυναμική Πειραματική ρευστοδυναμική Αεροσήραγγα Τρισδιάστατη εκτύπωση Unmanned aerial vehicles Computational Fluid Dynamics (CFD) Experimental fluid dynamics Wind tunnel 3D printing Περικλέους, Δημήτρης Υπολογιστική αεροδυναμική μελέτη μονοφασικής ροής γύρω από μη επανδρωμένο αεροσκάφος πολλαπλού ρόλου σε διάφορους αριθμούς Reynolds και μοντέλα τύρβης και σύγκριση με αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε αεροσήραγγα |
| description |
Στην σημερινή εποχή, οι κώδικες CFD αποτελούν ένα αναπόσπαστο κομμάτι της ρευστομηχανικής. Η αδυναμία εύρεσης ολοκληρωτικής λύσης των εξισώσεων Navier-Stokes ευνόησε την εξέλιξη των υπολογιστικών μεθόδων στον χώρο της ρευστομηχανικής και την ανάπτυξη υπολογιστικών προγραμμάτων, τα οποία τις τελευταίες δεκαετίες έδωσαν στους επιστήμονες τη δυνατότητα να προβλέπουν με ακρίβεια την συμπεριφορά των ρευστών. Ωστόσο, παραμένει ζωτικής σημασίας η συσχέτιση της υπολογιστικής (CFD) και πειραματικής (ΕFD) ρευστοδυναμικής για την πρόβλεψη της αεροδυναμικής συμπεριφοράς των σωμάτων. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας μεθόδου που θα προσεγγίζει τους υπολογιστικούς εμπορικούς κώδικες και θα τους συνδέει με την πειραματική ρευστοδυναμική με έναν πιο αποτελεσματικό τρόπο, χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο υπό κλίμακα. Πιο συγκεκριμένα, θα διερευνηθεί η μονοφασική ροή γύρω από τον ethERA, ένα Μη Επανδρωμένο Αεροσκάφος (UAV) πολλαπλού ρόλου που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Μηχανικής των Ρευστών, το οποίο εδρεύει στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Επιπλέον, για τους υπολογισμούς CFD χρησιμοποιήθηκαν τα μοντέλα τύρβης Spalart-Allmaras και K-omega SST. Αναλυτικότερα, για τη σύγκριση των αποτελεσμάτων, δημιουργήθηκαν δύο μοντέλα του αεροσκάφους. Το πρώτο μοντέλο αντιπροσωπεύει τις πραγματικές διαστάσεις του UAV, ενώ το δεύτερο κλιμακώνεται στο 10% του πραγματικού μεγέθους. Το πειραματικό μοντέλο κατασκευάστηκε σύμφωνα με το υπό κλίμακα αεροσκάφος χρησιμοποιώντας την τεχνολογία εκτύπωσης τριών διαστάσεων (3D) και ακολούθως δοκιμάστηκε σε υποηχητική αεροσήραγγα. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν τόσο από την υπολογιστική όσο και από την πειραματική ρευστοδυναμική έδειξαν ότι συνέκλιναν σημαντικά. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι μια γρήγορη και χαμηλού κόστους μελέτη, όπως η προτεινόμενη, μπορεί να παρέχει υψηλή ακρίβεια για την εκτίμηση της αεροδυναμικής απόδοσης των αντικειμένων. |
| author2 |
Perikleous, Dimitris |
| author_facet |
Perikleous, Dimitris Περικλέους, Δημήτρης |
| author |
Περικλέους, Δημήτρης |
| author_sort |
Περικλέους, Δημήτρης |
| title |
Υπολογιστική αεροδυναμική μελέτη μονοφασικής ροής γύρω από μη επανδρωμένο αεροσκάφος πολλαπλού ρόλου σε διάφορους αριθμούς Reynolds και μοντέλα τύρβης και σύγκριση με αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε αεροσήραγγα |
| title_short |
Υπολογιστική αεροδυναμική μελέτη μονοφασικής ροής γύρω από μη επανδρωμένο αεροσκάφος πολλαπλού ρόλου σε διάφορους αριθμούς Reynolds και μοντέλα τύρβης και σύγκριση με αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε αεροσήραγγα |
| title_full |
Υπολογιστική αεροδυναμική μελέτη μονοφασικής ροής γύρω από μη επανδρωμένο αεροσκάφος πολλαπλού ρόλου σε διάφορους αριθμούς Reynolds και μοντέλα τύρβης και σύγκριση με αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε αεροσήραγγα |
| title_fullStr |
Υπολογιστική αεροδυναμική μελέτη μονοφασικής ροής γύρω από μη επανδρωμένο αεροσκάφος πολλαπλού ρόλου σε διάφορους αριθμούς Reynolds και μοντέλα τύρβης και σύγκριση με αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε αεροσήραγγα |
| title_full_unstemmed |
Υπολογιστική αεροδυναμική μελέτη μονοφασικής ροής γύρω από μη επανδρωμένο αεροσκάφος πολλαπλού ρόλου σε διάφορους αριθμούς Reynolds και μοντέλα τύρβης και σύγκριση με αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε αεροσήραγγα |
| title_sort |
υπολογιστική αεροδυναμική μελέτη μονοφασικής ροής γύρω από μη επανδρωμένο αεροσκάφος πολλαπλού ρόλου σε διάφορους αριθμούς reynolds και μοντέλα τύρβης και σύγκριση με αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε αεροσήραγγα |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14944 |
| work_keys_str_mv |
AT perikleousdēmētrēs ypologistikēaerodynamikēmeletēmonophasikēsroēsgyrōapomēepandrōmenoaeroskaphospollaplourolousediaphorousarithmousreynoldskaimontelatyrbēskaisynkrisēmeapotelesmatapeiramatikēsmeletēsseaerosēranga AT perikleousdēmētrēs computationalaerodynamicstudyofonephaseflowoveramultipleroleunmannedaerialvehicleinseveralreynoldsnumbersandturbulencemodelsandcomparisonwithexperimentalwindtunnelresults |
| _version_ |
1771297171626262528 |
| spelling |
nemertes-10889-149442022-09-05T06:57:26Z Υπολογιστική αεροδυναμική μελέτη μονοφασικής ροής γύρω από μη επανδρωμένο αεροσκάφος πολλαπλού ρόλου σε διάφορους αριθμούς Reynolds και μοντέλα τύρβης και σύγκριση με αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε αεροσήραγγα Computational aerodynamic study of one phase flow over a multiple-role unmanned aerial vehicle in several Reynolds numbers and turbulence models and comparison with experimental wind tunnel results Περικλέους, Δημήτρης Perikleous, Dimitris Μη επανδρωμένο αεροσκάφος Υπολογιστική ρευστοδυναμική Πειραματική ρευστοδυναμική Αεροσήραγγα Τρισδιάστατη εκτύπωση Unmanned aerial vehicles Computational Fluid Dynamics (CFD) Experimental fluid dynamics Wind tunnel 3D printing Στην σημερινή εποχή, οι κώδικες CFD αποτελούν ένα αναπόσπαστο κομμάτι της ρευστομηχανικής. Η αδυναμία εύρεσης ολοκληρωτικής λύσης των εξισώσεων Navier-Stokes ευνόησε την εξέλιξη των υπολογιστικών μεθόδων στον χώρο της ρευστομηχανικής και την ανάπτυξη υπολογιστικών προγραμμάτων, τα οποία τις τελευταίες δεκαετίες έδωσαν στους επιστήμονες τη δυνατότητα να προβλέπουν με ακρίβεια την συμπεριφορά των ρευστών. Ωστόσο, παραμένει ζωτικής σημασίας η συσχέτιση της υπολογιστικής (CFD) και πειραματικής (ΕFD) ρευστοδυναμικής για την πρόβλεψη της αεροδυναμικής συμπεριφοράς των σωμάτων. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας μεθόδου που θα προσεγγίζει τους υπολογιστικούς εμπορικούς κώδικες και θα τους συνδέει με την πειραματική ρευστοδυναμική με έναν πιο αποτελεσματικό τρόπο, χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο υπό κλίμακα. Πιο συγκεκριμένα, θα διερευνηθεί η μονοφασική ροή γύρω από τον ethERA, ένα Μη Επανδρωμένο Αεροσκάφος (UAV) πολλαπλού ρόλου που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Μηχανικής των Ρευστών, το οποίο εδρεύει στο Πανεπιστήμιο Πατρών. Επιπλέον, για τους υπολογισμούς CFD χρησιμοποιήθηκαν τα μοντέλα τύρβης Spalart-Allmaras και K-omega SST. Αναλυτικότερα, για τη σύγκριση των αποτελεσμάτων, δημιουργήθηκαν δύο μοντέλα του αεροσκάφους. Το πρώτο μοντέλο αντιπροσωπεύει τις πραγματικές διαστάσεις του UAV, ενώ το δεύτερο κλιμακώνεται στο 10% του πραγματικού μεγέθους. Το πειραματικό μοντέλο κατασκευάστηκε σύμφωνα με το υπό κλίμακα αεροσκάφος χρησιμοποιώντας την τεχνολογία εκτύπωσης τριών διαστάσεων (3D) και ακολούθως δοκιμάστηκε σε υποηχητική αεροσήραγγα. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν τόσο από την υπολογιστική όσο και από την πειραματική ρευστοδυναμική έδειξαν ότι συνέκλιναν σημαντικά. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι μια γρήγορη και χαμηλού κόστους μελέτη, όπως η προτεινόμενη, μπορεί να παρέχει υψηλή ακρίβεια για την εκτίμηση της αεροδυναμικής απόδοσης των αντικειμένων. Nowadays, CFD algorithms form an integral part of fluid dynamics. The complexity and unsolvability of the Navier-Stokes equations favored the development of computational algorithms. The technological revolution of the last decade and the enhancement of computer performance assisted scientists to predict the behavior of fluids with increasing accuracy. However, the correlation between computational (CFD) and experimental fluid dynamics (EFD) is crucial for the behavior prediction of aerodynamic bodies. This thesis objective is to develop a method that approaches commercial CFD codes and their link with EFD in a more efficient way, using a downscaled model. More specifically, we investigate the single phase flow over ethERAs, a Multiple – Role UAV developed in the Fluid Mechanics Laboratory, based in University of Patras. Moreover, CFD calculations were executed with the usage of Spalart-Allmaras and K-omega SST turbulence models. More accurately, for the comparison, we created two models. The first model represents the real dimensions of the UAV, while the second one is scaled to 10% of the real size. The experimental model was constructed in accordance with the downscaled model, using 3D printing technology and tested in subsonic wind tunnel. The results from the Experimental and Computational Fluid dynamics showed a very good convergence. This can lead to the conclusion that a rapid and low-cost study for the estimation of the aerodynamic performance of objects with high accuracy is feasible with the suggested method. 2021-07-08T09:19:44Z 2021-07-08T09:19:44Z 2021-07-08 http://hdl.handle.net/10889/14944 gr application/pdf |
