🌬️ CFD / AERODİNAMİK

Kanat Profili Üzerinde 3B CFD Akış Analizi

ANSYS Fluent ile çözülen üç boyutlu akış alanının CFD-Post içinde kontur düzlemleri ve akım çizgileriyle incelenmesi: hızlanma bölgeleri, sınır tabaka gelişimi ve firar kenarı arkasındaki iz bölgesi.

22.0 m/s

Maksimum Hız

Akış Alanı

Kesit Düzlemi

2021 R2

ANSYS Sürümü

📋

Proje Künyesi

Rolüm	Akış çözümünün kurulması, çözdürülmesi ve son işleme (post-processing) çalışması
Geometri	CAD geometrisi proje sahibine aittir; akış analizi ve değerlendirme tarafımca yürütülmüştür
Yazılım	ANSYS Fluent 2021 R2, ANSYS Meshing, ANSYS CFD-Post
Akışkan	Hava, sıkıştırılamaz kabul
Çıktı	Hız büyüklüğü konturları, akım çizgileri ve kesit düzlemi değerlendirmeleri

🎯

Amaç ve Kapsam

Çalışmanın amacı, bir kanat profili etrafındaki akış alanını sayısal olarak çözerek profilin çevresinde nerede hızlandığını, nerede yavaşladığını ve arkasında nasıl bir iz bıraktığını görünür kılmaktı. Deneysel bir rüzgâr tüneli ölçümü mevcut olmadığından çalışma, nitel bir akış değerlendirmesi olarak kurgulanmış ve sonuçlar bu çerçevede yorumlanmıştır.

🌊 Hız Alanının Çözülmesi Kanat etrafındaki hız alanının üç boyutlu olarak çözülmesi ve hızlanma bölgelerinin haritalanması.	📉 İz Bölgesi Firar kenarı arkasındaki hız açığının (velocity deficit) konumu ve genişliğinin incelenmesi.
🔁 Metodoloji CAD → ağ oluşturma → çözüm → son işleme zincirinin uçtan uca kurulması ve tekrarlanabilir hale getirilmesi.	👁️ Görselleştirme Sonucun, teknik olmayan bir izleyiciye de anlatılabilecek şekilde kesit düzlemleri ve akım çizgileriyle sunulması.

⚙️

İzlenen Yöntem

Geometri Hazırlığı

CAD modelinin akış analizine uygun hale getirilmesi: katı gövdenin akışkan hacminden ayrılması ve çevresinde çözüm alanının tanımlanması.

Ağ Oluşturma

ANSYS Meshing ile hacim ağının üretilmesi; kanat yüzeyine yakın bölgede sınır tabakanın çözülebilmesi için ağın sıklaştırılması.

Sınır Koşulları ve Çözüm

Girişte hız, çıkışta basınç, kanat yüzeyinde kaymama (no-slip) koşulu tanımlanarak akış alanının ANSYS Fluent ile çözdürülmesi.

Son İşleme

CFD-Post içinde kesit düzlemleri, hız konturları ve akım çizgileri oluşturularak akış alanının üç boyutlu olarak incelenmesi.

📊

Akış Alanı Değerlendirmesi

Çözülen akış alanında hız büyüklüğü 0.34 m/s ile 22.0 m/s aralığında değişmektedir. Aşağıdaki üç bulgu, kesit düzlemleri üzerinden değerlendirilmiştir.

Hücum Kenarı Bölgesi

Akış alanındaki en yüksek hız değerleri hücum kenarı civarında gözlenmektedir. Akışın profil etrafından dolanırken hızlanması, kesit daralmasının beklenen sonucudur ve bu bölge aynı zamanda basıncın en düşük olduğu bölgeye karşılık gelir.

Sınır Tabaka Gelişimi

Kanat açıklığı boyunca alınan kesit düzlemlerinde, yüzeye yakın bölgede hızın serbest akım değerinin belirgin şekilde altına düştüğü görülmektedir. Bu, yüzeydeki kaymama koşulu nedeniyle gelişen sınır tabakanın doğrudan göstergesidir ve kanat kökünden ucuna doğru kalınlaşmaktadır.

İz Bölgesi (Wake)

Firar kenarının hemen arkasında hızın serbest akım değerinin altına düştüğü bir bölge oluşmaktadır. Bu hız açığı, profilin toplam sürükleme kuvvetine yaptığı katkının niteliksel göstergesidir; iz bölgesi ne kadar geniş ve derinse, profilin akışa direnci o kadar yüksektir.

🖼️

Görseller

40676a13-16cf-4de8-8276-0586b12abc65 — Profil kesitindeki hız büyüklüğü konturu. En yüksek hız değerleri hücum kenarı civarında görülmektedir.

a090db27-75e0-48c0-93ef-9fc8771bf207 — Kanat açıklığı boyunca alınan düşey kesit düzlemi. Yüzeye yakın bölgede hızın serbest akıma göre düştüğü, sınır tabakanın geliştiği görülmektedir.

c376848d-5742-4a43-8c24-bd0efb7cf930 — Yatay kesit düzlemi. Sağ bölgedeki düşük hızlı alan, firar kenarı arkasında oluşan iz bölgesini göstermektedir.

cab85d5e-b5e1-433b-9800-1a29da4fadc1 — Üç boyutlu genel görünüm: kanat yüzeyi, kesişen kontur düzlemleri ve akım çizgileri bir arada.

🎬 Akış Alanı Videosu

Çözülmüş akış alanının CFD-Post içinde üç boyutlu olarak incelenmesi.

🔍

Bu Çalışmanın Sınırları

Bir CFD çalışmasının değeri, ürettiği renkli görsellerde değil, hangi koşullarda geçerli olduğunun bilinmesindedir. Bu nedenle çalışmanın sınırlarını açıkça belirtiyorum:

⚠️ Deneysel Doğrulama Yapılmamıştır

Sonuçlar bir rüzgâr tüneli ölçümü veya bağımsız bir referans veri seti ile karşılaştırılmamıştır. Bu nedenle sayfadaki bulgular nitel akış değerlendirmesi olarak sunulmakta; mutlak taşıma ve sürükleme katsayısı iddiasında bulunulmamaktadır.

⚠️ Model Ölçeğinde Geçiş Etkileri

Model ölçeğindeki kanat profillerinde akış, tam ölçekli bir uçak kanadına göre çok daha düşük bir Reynolds rejiminde çalışır. Bu rejimde emme yüzeyinde laminer ayrılma kabarcıkları oluşabilir ve tam türbülanslı RANS modelleri bu olguyu yakalayamaz; literatürde bu tür akışlar için geçişe duyarlı modellerin (γ-Re_θ Transition SST, k-k_L-ω) gerektiği gösterilmiştir. Sonuçlar bu kısıt göz önünde bulundurularak okunmalıdır.

✅ Bir Sonraki Adımlar

Bu çalışmayı bir görselleştirmeden gerçek bir tasarım aracına dönüştürmek için planlanan adımlar: hücum açısı taraması ile C_L–α ve C_D–α eğrilerinin çıkarılması, ağ bağımsızlığı çalışmasının belgelenmesi, duvar y⁺ dağılımının raporlanması ve sonuçların XFOIL ya da yayınlanmış deneysel verilerle karşılaştırılması.

💡

Çıkarımlar

1. Geometri hazırlığı, çözümün yarısıdır. Dış akış analizinde katı gövdenin akışkan hacminden temiz biçimde ayrılması, çözücü ayarlarından daha belirleyicidir. Kapanmamış bir yüzey, iç boşlukların akışkan olarak ağlanmasına ve fiziksel olarak anlamsız sonuçlara yol açar.

2. Model seçimi rejime bağlıdır. Aynı geometri için farklı Reynolds sayılarında farklı türbülans ve geçiş modelleri gerekir. "Varsayılan modeli seç ve devam et" yaklaşımı, model ölçeğindeki akışlarda sistematik hataya yol açar.

3. Doğrulanmamış sonuç, sonuç değildir. Kontur görselleri ikna edicidir ama tek başına mühendislik kararına temel oluşturmaz. Her sayısal sonucun yanında, hangi varsayımlarla üretildiği ve nerede geçerliliğini yitirdiği yazılmalıdır.

Bu proje kapsamında kullanılan yazılım ve yöntemler:

ANSYS Fluent ANSYS Meshing CFD-Post Aerodinamik Sınır Tabaka Akışkanlar Mekaniği

3D CFD Flow Analysis on Airfoil (ANSYS Fluent)