Υπολογιστική μελέτη υποηχητικής και υπερηχητικής, μονοφασικής ροής γύρω από το Orbiter του Space Shuttle σε διάφορα μοντέλα τύρβης και σύγκριση με τα αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε υποηχητική ροή
Τις προηγούμενες δεκαετίες η αεροδιαστημική βιομηχανία έχει δει πολλές αλλαγές, από ακροπτερύγια για βελτίωση της απόδοσης πτήσης έως νέα υλικά που χρησιμοποιούνται για ελαφρύτερες δομές αεροσκαφών, όλα σε μια προσπάθεια να καταστούν οι πτήσεις πιο βιώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον. Η αύξηση τ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15287 |
| id |
nemertes-10889-15287 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nemertes-10889-152872022-09-05T20:25:46Z Υπολογιστική μελέτη υποηχητικής και υπερηχητικής, μονοφασικής ροής γύρω από το Orbiter του Space Shuttle σε διάφορα μοντέλα τύρβης και σύγκριση με τα αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε υποηχητική ροή Computational study of subsonic and supersonic, one-phase flow over the Orbiter of the Space Shuttle with several turbulence models and comparison with the results of experimental study in subsonic flow Λάμπρου, Κωνσταντίνος Θεόδωρος Lamprou, Konstantinos Theodoros Πειραματική ρευστομηχανική Υπολογιστική ρευστομηχανική Υπερηχητική ροή Υποηχητική ροή Αεροσήραγγα Experimental fluid dynamics Computational Fluid Dynamics (CFD) Supersonic flow Subsonic flow Wind tunnel Τις προηγούμενες δεκαετίες η αεροδιαστημική βιομηχανία έχει δει πολλές αλλαγές, από ακροπτερύγια για βελτίωση της απόδοσης πτήσης έως νέα υλικά που χρησιμοποιούνται για ελαφρύτερες δομές αεροσκαφών, όλα σε μια προσπάθεια να καταστούν οι πτήσεις πιο βιώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον. Η αύξηση της υπολογιστικής ισχύος επέτρεψε σε εταιρείες, ακόμη και χωρίς πειραματικές εγκαταστάσεις, να σχεδιάσουν, να δοκιμάσουν και να αναπτύξουν καινοτόμες ιδέες γρηγορότερα από ποτέ με τη χρήση υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, η οποία επιτρέπει προσομοιώσεις σχετικά χαμηλού κόστους, σε σύγκριση με δοκιμές πλήρους κλίμακας σε αεροσήραγγα. Σε αυτή την εργασία, διεξάγεται υπολογιστική μελέτη πλήρους κλίμακας (1:1) και μικρής κλίμακας (1:100) του Orbiter του Space Shuttle, στις υποηχητικές (7, 14, 28, 56 m/s) και μια υπερηχητική ταχύτητα (Mach 1.5) ροής, χρησιμοποιώντας τα μοντέλα τύρβης Spalart-Allmaras και k-ω SST. Εφαρμόζονται τυπικές πρακτικές για τη σωστή υπολογιστική προσομοίωση των ροών, δεδομένης της μη συμβατικής γεωμετρίας και της περιορισμένης υπολογιστικής ισχύος που διατίθεται για τις προσομοιώσεις. Στη συνέχεια, η μελέτη CFD συμπληρώνεται από μια πειραματική μελέτη αεροσήραγγας που έγινε με ένα 3D-εκτυπωμένο μοντέλο μικρής κλίμακας (1:100) στο εργαστήριο της Μηχανικής των Ρευστών. Αν και σε διαφορετικούς αριθμούς Reynolds, γίνεται σύγκριση των δύο μοντέλων τύρβης των υπολογιστικών αποτελεσμάτων πλήρους και μικρής κλίμακας με τα πειραματικά αποτελέσματα μικρής κλίμακας. Τα αποτελέσματα της πλήρους κλίμακας υπολογιστικής μελέτης δείχνουν ότι οι αεροδυναμικοί συντελεστές της άντωσης και της οπισθέλκουσας του Orbiter, είναι πρακτικά ίδιοι για όλες τις υποηχητικές ταχύτητες, ενώ οι τιμές τους αλλάζουν στην υπερηχητική ταχύτητα. In past decades the aerospace industry has seen many a change, from winglets to improve flight performance to novel materials used for lighter aircraft structures, all in an effort to make flight more viable and environmentally friendly. The increase in computational power has enabled companies, even without test facilities, to design, test and develop innovative concepts faster than ever with the use of Computational Fluid Dynamics (CFD), which allows for relatively low cost simulations, compared to full scale wind tunnel testing. In this thesis, a full scale (1:1) and a small scale (1:100) CFD study of the Space Shuttle Orbiter is conducted, in the subsonic (7, 14, 28, 56 m/s) and a supersonic (Mach 1.5) flow speeds, using the Spalart-Allmaras and the k-ω SST turbulence models. Standard practices for a proper CFD simulation are applied, given the unconventional geometry and the limited computing power available for the simulations. The CFD study is then complemented by an experimental wind tunnel study made with a 3D printed small scale model (1:100) at the laboratory of Fluid Mechanics. Though at different Reynolds numbers, a comparison of the two turbulence models of the computational full and small scale results with the experimental small scale results is made. The full scale CFD results indicate that the aerodynamic lift and drag coefficients of the Orbiter are practically identical at all subsonic speeds but their values differ at the supersonic speed. 2021-10-11T06:11:10Z 2021-10-11T06:11:10Z 2021-10-20 http://hdl.handle.net/10889/15287 gr application/pdf application/pdf |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Πειραματική ρευστομηχανική Υπολογιστική ρευστομηχανική Υπερηχητική ροή Υποηχητική ροή Αεροσήραγγα Experimental fluid dynamics Computational Fluid Dynamics (CFD) Supersonic flow Subsonic flow Wind tunnel |
| spellingShingle |
Πειραματική ρευστομηχανική Υπολογιστική ρευστομηχανική Υπερηχητική ροή Υποηχητική ροή Αεροσήραγγα Experimental fluid dynamics Computational Fluid Dynamics (CFD) Supersonic flow Subsonic flow Wind tunnel Λάμπρου, Κωνσταντίνος Θεόδωρος Υπολογιστική μελέτη υποηχητικής και υπερηχητικής, μονοφασικής ροής γύρω από το Orbiter του Space Shuttle σε διάφορα μοντέλα τύρβης και σύγκριση με τα αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε υποηχητική ροή |
| description |
Τις προηγούμενες δεκαετίες η αεροδιαστημική βιομηχανία έχει δει πολλές αλλαγές, από ακροπτερύγια για βελτίωση της απόδοσης πτήσης έως νέα υλικά που χρησιμοποιούνται για ελαφρύτερες δομές αεροσκαφών, όλα σε μια προσπάθεια να καταστούν οι πτήσεις πιο βιώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον. Η αύξηση της υπολογιστικής ισχύος επέτρεψε σε εταιρείες, ακόμη και χωρίς πειραματικές εγκαταστάσεις, να σχεδιάσουν, να δοκιμάσουν και να αναπτύξουν καινοτόμες ιδέες γρηγορότερα από ποτέ με τη χρήση υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, η οποία επιτρέπει προσομοιώσεις σχετικά χαμηλού κόστους, σε σύγκριση με δοκιμές πλήρους κλίμακας σε αεροσήραγγα. Σε αυτή την εργασία, διεξάγεται υπολογιστική μελέτη πλήρους κλίμακας (1:1) και μικρής κλίμακας (1:100) του Orbiter του Space Shuttle, στις υποηχητικές (7, 14, 28, 56 m/s) και μια υπερηχητική ταχύτητα (Mach 1.5) ροής, χρησιμοποιώντας τα μοντέλα τύρβης Spalart-Allmaras και k-ω SST. Εφαρμόζονται τυπικές πρακτικές για τη σωστή υπολογιστική προσομοίωση των ροών, δεδομένης της μη συμβατικής γεωμετρίας και της περιορισμένης υπολογιστικής ισχύος που διατίθεται για τις προσομοιώσεις. Στη συνέχεια, η μελέτη CFD συμπληρώνεται από μια πειραματική μελέτη αεροσήραγγας που έγινε με ένα 3D-εκτυπωμένο μοντέλο μικρής κλίμακας (1:100) στο εργαστήριο της Μηχανικής των Ρευστών. Αν και σε διαφορετικούς αριθμούς Reynolds, γίνεται σύγκριση των δύο μοντέλων τύρβης των υπολογιστικών αποτελεσμάτων πλήρους και μικρής κλίμακας με τα πειραματικά αποτελέσματα μικρής κλίμακας. Τα αποτελέσματα της πλήρους κλίμακας υπολογιστικής μελέτης δείχνουν ότι οι αεροδυναμικοί συντελεστές της άντωσης και της οπισθέλκουσας του Orbiter, είναι πρακτικά ίδιοι για όλες τις υποηχητικές ταχύτητες, ενώ οι τιμές τους αλλάζουν στην υπερηχητική ταχύτητα. |
| author2 |
Lamprou, Konstantinos Theodoros |
| author_facet |
Lamprou, Konstantinos Theodoros Λάμπρου, Κωνσταντίνος Θεόδωρος |
| author |
Λάμπρου, Κωνσταντίνος Θεόδωρος |
| author_sort |
Λάμπρου, Κωνσταντίνος Θεόδωρος |
| title |
Υπολογιστική μελέτη υποηχητικής και υπερηχητικής, μονοφασικής ροής γύρω από το Orbiter του Space Shuttle σε διάφορα μοντέλα τύρβης και σύγκριση με τα αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε υποηχητική ροή |
| title_short |
Υπολογιστική μελέτη υποηχητικής και υπερηχητικής, μονοφασικής ροής γύρω από το Orbiter του Space Shuttle σε διάφορα μοντέλα τύρβης και σύγκριση με τα αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε υποηχητική ροή |
| title_full |
Υπολογιστική μελέτη υποηχητικής και υπερηχητικής, μονοφασικής ροής γύρω από το Orbiter του Space Shuttle σε διάφορα μοντέλα τύρβης και σύγκριση με τα αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε υποηχητική ροή |
| title_fullStr |
Υπολογιστική μελέτη υποηχητικής και υπερηχητικής, μονοφασικής ροής γύρω από το Orbiter του Space Shuttle σε διάφορα μοντέλα τύρβης και σύγκριση με τα αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε υποηχητική ροή |
| title_full_unstemmed |
Υπολογιστική μελέτη υποηχητικής και υπερηχητικής, μονοφασικής ροής γύρω από το Orbiter του Space Shuttle σε διάφορα μοντέλα τύρβης και σύγκριση με τα αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε υποηχητική ροή |
| title_sort |
υπολογιστική μελέτη υποηχητικής και υπερηχητικής, μονοφασικής ροής γύρω από το orbiter του space shuttle σε διάφορα μοντέλα τύρβης και σύγκριση με τα αποτελέσματα πειραματικής μελέτης σε υποηχητική ροή |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15287 |
| work_keys_str_mv |
AT lamproukōnstantinostheodōros ypologistikēmeletēypoēchētikēskaiyperēchētikēsmonophasikēsroēsgyrōapotoorbitertouspaceshuttlesediaphoramontelatyrbēskaisynkrisēmetaapotelesmatapeiramatikēsmeletēsseypoēchētikēroē AT lamproukōnstantinostheodōros computationalstudyofsubsonicandsupersoniconephaseflowovertheorbiterofthespaceshuttlewithseveralturbulencemodelsandcomparisonwiththeresultsofexperimentalstudyinsubsonicflow |
| _version_ |
1771297329543905280 |
