Euler Denklemi Tabanlı Bir HAD Modelinin Rotor Deneyi Sonuçları ile Karşılaştırılması

Bu çalışma, Euler denklemlerine dayalı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) çözücüsünün geçerliliğini değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilmiş bir doğrulama analizini kapsamaktadır. Analiz, bir lisans araştırma grubu tarafından yürütülen ve eş eksenli bir dron tasarımını konu alan bir proje kapsamında, kavramsal tasarım aşamasında kullanılabilecek uygun ve hızlı bir sayısal çözüm yönteminin doğruluğunu test etmeyi hedeflemektedir. Bu doğrultuda, rotor aerodinamiği alanında literatürde yaygın olarak referans gösterilen ve birçok çalışmaya temel teşkil eden Caradonna-Tung rotor deneyinin sonuçları temel alınmıştır. İlgili deneysel yapı, sabit kord uzunluğuna sahip, iki düz palden oluşan ve simetrik NACA 0012 kanat profili ile modellenmiş bir rotor konfigürasyonudur. Rotorun çapı 1.143 metre, kord uzunluğu ise 0.1905 metredir. Sayısal analizler, 1750 RPM dönme hızı ve 8° kolektif yunuslama açısı altında gerçekleştirilmiştir. Çözümler, viskoz etkilerin ve sınır tabaka davranışlarının göz ardı edildiği Euler denklemleri kullanılarak, zamanla değişmeyen akış koşulları altında yapılmıştır. Hesaplama alanı, rotor etrafında yüksek hassasiyet sağlayacak şekilde ağ yapısıyla modellenmiştir. Bu sayede özellikle rotor bıçağı etrafındaki basınç gradyenlerinin daha doğru çözümlenmesi amaçlanmıştır. Elde edilen sayısal veriler, beş farklı kesit oranında (r/R = 0.5, 0.68, 0.8, 0.89, 0.96) hesaplanan basınç katsayısı dağılımları üzerinden deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Sayısal ve deneysel sonuçlar arasında genel olarak yüksek seviyede bir uyum gözlemlenmiş, özellikle pal ucuna doğru yaklaşıldıkça (r/R ≥ 0.8) bu uyum daha da belirgin hale gelmiştir. Hücum kenarı yakınındaki bölgelerde ise, özellikle emiş tepe noktalarında küçük sapmalar gözlemlenmiş, bu durumun Euler denklemlerinin viskozite ve sınır tabaka etkilerini modelleyememesinden kaynaklandığı değerlendirilmiştir. Sonuçlar, Euler tabanlı çözümlerin kavramsal tasarım ve ön değerlendirme aşamalarında hızlı, hesaplama maliyeti düşük ve yeterli doğrulukta bir yöntem sunduğunu göstermektedir. Bu modelin doğrulanması, eş eksenli dron sistemlerinde rotor optimizasyonu, performans öngörüsü ve sistem düzeyinde karar alma süreçleri için güçlü bir temel sunmaktadır.