Αεροδομική ανάλυση αετού αετοσανίδας με φουσκωτό σκελετό

Γκάττι, Μάνουελ; Gatti, Manuel

dc.contributor.author	Γκάττι, Μάνουελ	el
dc.contributor.author	Gatti, Manuel	en
dc.date.accessioned	2021-06-15T09:13:48Z
dc.date.available	2021-06-15T09:13:48Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53558
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21256
dc.rights	Default License
dc.subject	Αετός	el
dc.subject	Αετοσανίδα	el
dc.subject	Αεροελαστικότητα	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Σχεδίαση	el
dc.subject	Kite	en
dc.subject	Kitesurfing	en
dc.subject	Aeroelasticity	en
dc.subject	Optimization	en
dc.subject	Design	en
dc.title	Αεροδομική ανάλυση αετού αετοσανίδας με φουσκωτό σκελετό	el
dc.title	Aeroelastic analysis of a leading edge inflatable kitesurfing kite	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υπολογιστική Ρευστοδυναμική	el
heal.classification	Fluid Structure Interaction	en
heal.classification	Πεπερασμένα Στοιχεία	el
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-02-24
heal.abstract	Αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας αυτής αποτελεί η αεροδομική ανάλυση ενός αετού αετοσανίδας με φουσκωτό σκελετό. Ο αετός, ο οποίος σχεδιάζεται παραμετρικά, αναλύεται με τη σύζευξη του δομικού και αεροδυναμικού τμήματος, η οποία πραγματοποιείται εξωτερικά των δύο επιλυτών. Η αλληλεπίδραση του ρευστού και κατασκευής πραγματοποιείται διότι η λειτουργία του αετού είναι εν πτήσει και η σταθεροποίηση του είναι δύσκολη, αφού ο έλεγχός του επιτυγχάνεται μέσω ορισμένων σχοινιών. Συνεπώς, λόγω της έντονης μεταβολής της θέσης και της εμφάνισης μεγάλων παραμορφώσεων από την αεροδυναμική φόρτιση του αετού, κρίθηκε σκόπιμο να γίνει σύζευξη του δομικού και αεροδυναμικού τμήματος, έτσι ώστε να υπολογιστεί το σημείο ισορροπίας του αετού. Στο σημείο ισορροπίας, υπολογίζονται οι δυνάμεις άνωσης και οπισθέλκουσας, οι οποίες αποτελούν ακριβέστερη προσέγγιση σε σχέση με τις αντίστοιχες που υπολογίζονται στην αρχική απαραμόρφωτη θέση του αετού. Επιπρόσθετα, εκτός από την καλύτερη προσέγγιση των δυνάμεων άνωσης και οπισθέλκουσας, από την ανάλυση αυτή μπορεί να κριθεί αν το σύστημα αετού-σχοινιών είναι ευσταθές στις συγκεκριμένες συνθήκες και, επομένως, αν είναι λειτουργικό. Έτσι, για την επίλυση του δομικού τμήματος χρησιμοποιείται το λογισμικό ANSYS, όπου πραγματοποιείται η φόρτιση του αετού υπό σταθερές συνθήκες από τις αεροδυναμικές φορτίσεις, οι οποίες προκύπτουν από τη ροή που περιβάλλει τον αετό. Αντίθετα, όσον αφορά το αεροδυναμικό τμήμα, χρησιμοποιείται το λογισμικό PUMA, στο οποίο πραγματοποιείται η αριθμητική επίλυση του προβλήματος ροής με μέθοδο υπολογιστικής ρευστοδυναμικής (Computational Fluid Dynamics, CFD) για την τυρβώδη συμπιεστή ροή που περιβάλλει τον αετό και η μοντελοποίηση της τύρβης υλοποιείται με το μοντέλο τύρβης των Spalart-Allmaras. Στον αετό εφαρμόζεται βηματική βελτιστοποίηση μορφής, κατά την οποία μεταβάλλονται οι μεταβλητές σχεδιασμού και αναζητείται ο αετός με τον μεγαλύτερο λόγο δύναμης άνωσης προς οπισθέλκουσα, χωρίς όμως αυτός να αποτελεί αναγκαστικά το καθολικό ακρότατο. Επισημαίνεται ότι, στη μέθοδο βηματικής βελτιστοποίησης, οι μεταβλητές σχεδιασμού ελέγχονται σταδιακά και όχι ταυτόχρονα, όπως συμβαίνει στην "κανονική" βελτιστοποίηση και αυτό γίνεται εδώ για λόγους οικονομίας σε υπολογιστικό κόστος.	el
heal.abstract	This diploma thesis focuses on the aeroelastic analysis of a Leading Edge Inflatable kite that is used for kitesurfing. A parametrically designed kite is analyzed by combining the structural and aerodynamical analysis software, which are externally coupled. The Fluid-Structure Interaction (FSI) analysis is used because the kite operates in the air and its stabilization is difficult, as this is controlled by a small number of tethers. Due to the intense position change and large deformations that occur from the aerodynamical load of the kite, the combination of the aerodynamical and structural analysis tools is inevitable in order to reach the equilibrium point. At the equilibrium point, the lift and drag forces are computed and compared to those corresponding to the initial undeformed state. This analysis also examines the stability of the lines and kite system and, as a result, its functionality. The structural part is solved using the software ANSYS, in which the static loading of the kite is performed by the aerodynamical forces exerted by the surrounding flow. For the aerodynamical part, the software PUMA is used, which numerically predicts the turbulent flow around the kite by solving the Navier-Stokes equations together with the Spalart-Allmaras turbulence model. Finally, a step-by-step shape optimization of the kite is applied, where the design variables are modified leading to a kite with a higher ratio of lift over drag. Of course, an optimization loop has not been used, so this is not necessarily the global optimal solution. It should be noted that during the step-by-step optimization, the design variables are controlled one-by-one, in order to keep the cost as low as possible.	en
heal.advisorName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος	el
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος	el
heal.committeeMemberName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Αρετάκης, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Μονάδα Παράλληλης Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής και Βελτιστοποίησης	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	116 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false