Yusufçuk
Perşembe, 25 Nisan 2019

Yakın dönemde giderek önemini artıran mikro insansız araçlar teknolojisine yönelik gerçekleştirilen ar-ge çalışmaları açısından uçan böcek türleri bu alanda çalışanlar tarafından giderek artan oranda incelenmektedir. Gerek büyüklüğü gerekse mükemmel uçuş yetenekleri sebebiyle de yusufçuk adlı böcek söz konusu biyotaklit çalışmaları açısından üzerinde en çok araştırma yapılan canlıların başında gelmektedir.

Bu doğrultuda ele almaya başladığımız konular bağlamında denel ve hesaplamalı benzer çalışmaların [1] [2] [3] ... açık kaynaklarda ulaşılabilir olmasının da etkisiyle yusufçuk kanadını temel alan iki boyutlu durağan kesit için hesaplamalı çalışmalar ve elde edilen bâzı sonuçlar bu sayfada konuya ilgi duyabilecek olanlara sunulacaktır.

Yusufçuk Kanadı

Resim.1) İki çift kanada sahip olan yusufçuk adlı böceğin kanatlarından birinin yakından görünüşü ve tâkip eden hesaplamalı çalışmalarda kullanılan temsili 2B yusufçuk kanadı ve naca0012 kesitleri.

Bu konunun girişi mâhiyetinde olan ilk çalışmanın devamı yönünde hareket edildiği için şimdilik çok alçak Re bölgesinde kalınması tercih edilmiştir ki bu değer 1.000'dir. Oysa söz konusu canlı ile ilgili yapılan çalışmalar ağırlık olarak daha yüksek Re bölgelerinde; kabaca 30.000 - 60.000 aralığında gerçekleştirilmektedir. Fakat hem elde daha önce ulaşılan naca0012 için doğrulanmış Re 1.000 verilerinin mevcut olması hem de daha yüksek Reynolds sayıları için ihtiyaç duyulan hesaplama sürelerinin (burada kullanılması tercih edilen yazılım sebebiyle) mevcut masaüstü bilgisayar için pek makûl olmaması sebepleriyle şimdilik böyle bir yola gidilmiştir. Diğer taraftan literatürde bu kadar alçak Re değerleri için yusufçuk kanadı incelemesi de pek mevcut görünmediğinden bu açıdan mühendislik camiasına ek bir fayda da belki söz konusu olabilirdi.

Yine Gerris adlı açık-kaynak HAD1 yazılımını kullanılmak suretiyle elde edilen sonuçlar, daha önce elde edilen naca0012 verileriyle birlikte aşağıda özet olarak sunulmuştur.

Re 1.000 için Yusufçuk kanadı ve naca0012 kesitlerinin gerris ile hesaplanan direnç katsayıları
Re 1.000 için Yusufçuk kanadı ve naca0012 kesitlerinin gerris ile hesaplanan kaldırma katsayıları
Re 1.000 için Yusufçuk kanadı ve naca0012 kesitlerinin gerris ile hesaplanan moment katsayıları
Re 1.000 için Yusufçuk kanadı ve naca0012 kesitlerinin gerris ile hesaplanan kaldırma/direnç oranları

Resim.2) Gerris ile 2B için yusufçuk ve naca0012 kesitleri üzerinde, 0-25derece hücum açısı aralığında, Re 1.000 için hesaplanan Direnç (Cx) Kaldırma (Cy) ve Moment (Cz) katsayıları ile Kaldırma/Direnç (Cy/Cx) oranlarının ifâde edildiği eğriler.

Yukarıda belirtildiği gibi yusufçuk kanatları aslında burada kullanılan Re sayısından çok daha yüksek bir bölgede çalışmaktadır dolayısıyla kendi çalışma bölgesinde daha da üstün nitelikler göstermesi beklenebilir. İkinci olarak, bilhassa böyle çok-alçak veya alçak Re bölgelerinde 3 boyutlu akış oluşumlarının sonuç üzerinde çok belirleyici etkileri vardır ve burada yapılan gibi 2B çözümler nicelikten ziyâde nitelik açısından (belki) önemli olarak görülebilir. Üçüncü olarak ise bu ve benzer gerçek böcek kanatlarında, kanat etrafında oluşan akış şartlarını doğrudan etkileyen ve modellemenin oldukça zor olduğu daha başka önemli fizikî nitelikler de mevcuttur. Velhâsıl bu sahada üzerinde çalışılması gereken çok sayıda el değmemiş mühendislik bölgesi de mevcuttur...

Konunun sonraki bölümünde (mecburen) aynı Re değeri için bu kez kanat çırpma hareketinin etkileri incelenmeye çalışılacaktır. Şimdilik Gerris için muhtemel kullanıcıların ilgi duyabileceği çözüm için modelleme kurulumu örneklerini ele alamadık çünkü buna ayıracak zaman mevcut değildi fakat ileride bu konuda ayrıntılı tam çalışma örnekleri de verilmeye çalışılacak diye ümit ediyorum.

18derece Hücum Açısında Re 1.000 için Yusufçuk kanadı etrafında gerris ile hesaplanan girdaplılık dağılımı

♦ Açıklamalar

1. HAD: Hesaplamalı Akışkan Dinamiğ [geri]

♦ Kaynaklar

1. Aerodynamic Performance of a Corrugated Dragonfly Airfoil Compared with Smooth Airfoils at Low Reynolds Numbers, 2007, Masatoshi Tamai - Zhijian Wang - Ganesh Rajagopalan - Hui Hu
2. Bioinspired Corrugated Airfoil at Low Reynolds Numbers, 2008, Hiu Hu - Masatoshi Tamai
3. A Computational Study of Quasi-2D Flows at Low Reynolds Numbers, 2008, Haiyang Gao
4. Gerris genelağ sitesi - http://gfs.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page
 
Telif Hakkı © 1997-2019 [uskudar.biz]
- sürüm 6.0.0 - Bütün Hakları Saklıdır.
Kullanım şartları için tıklayın!