Kompozit düzlemsel panellerde çırpınma kontrolü

Abstract

ÖZETKOMPOZİT DÜZLEMSEL PANELLERDE ÇIRPINMA KONTROLÜDikdörtgen bir kanal içerisine basit mesnetlenmiş sonlu genişliğe sahip sonsuz uzunortotropik bir panelin aeroelastik kararlılığı ve çırpınma hızının kontrolüincelenmiştir. Panelin alt ve üst yüzeyleri viskoz olmayan ve sıkıştırılabilir akışkanhareketine maruzdur. Panel titreşimi lineer plaka teorisi ile, panel üzerindekiaerodinamik kuvvetler lineerleştirilmiş potansiyel teori ile modellenmiştir.Çalışmada kompozit malzemeler hakkında genel bilgi verilmiş, tek katlı lamina(liflerin tek yönde yerleştirilmiş olduğu plaka) ve katmanlı laminaların (birbiriüzerine yapıştırılma suretiyle yerleştirilmiş çok sayıda lamina) analizi anlatılmıştır.Laminaların mikromekanik analizi yapılarak elastisite ve kayma modüllerininbulunması açıklanmıştır. İzotropik ve ortotropik plaklar için lineer plakateorisinden bahsedilerek tek katlı ve katmanlı laminaların titreşim denklemleriyazılmıştır. Lineerleştirilmiş potansiyel denklemi ve Bernoulli denkleminden basınçifadesi elde edilmiştir. Panele ve akışkana ait sınır koşulları ile çözüm tekniklerihakkında bilgi verilmiş, basit bir model üzerinde çırpınma probleminin doğasıanlatılmıştır. Ardından dikdörtgen kanal içerisine yerleştirilmiş panelinçırpınmasına ait titreşim denklemleri akışkan hareketi ile birlikte analitik olarak veGalerkin yöntemiyle çözülmüştür. Son olarak panelin çırpınma hızının tek birnoktadan ölçüm ve tekil bir kuvvet yardımıyla nasıl kontrol edilebileceğiincelenmiştir.Sonuçlar akışın sıkıştırılamaz ve Mach sayısının 0.9, 1.3 ve 3 olduğu sıkıştırılabilirdurumunda ayrı ayrı incelenip çırpınma sınırı tespit edilmiştir. Liflerin akışa göreyönlenme açıları, panelin boyuna eğilme rijitliğinin enine eğilme rijitliğine oranınınfarklı değerleri, kanal yüksekliği ve hava/panel kütle oranı için sonuçlar birbiri ilekarşılaştırılmıştır. Panel çırpınma hızının kontrol sabiti ile değişimi araştırılmıştır.Sonuçlar, daha önce yapılmış çalışmalar gözönüne alınarak değerlendirilmiş vegelecekte yapılabilecek çalışmalar ile ilgili öneriler verilmiştir.

SUMMARYFLUTTER CONTROL OF COMPOSITE PLANAR PANELSThe aerodynamic stability and flutter control of an orthotropic panel that has finitewidth and infinite length, simply supported in a rectangular duct, is investigated.The upper and lower surfaces of the panel is subjected to invicid and compressibleflow. Panel vibration is modeled by linearized plate theory, the aerodynamic forcesare described by linearized potential theory.In this thesis general information about composite materials is given, the analysis oflamina (panel that contains fibers only in one direction) and laminate (multilayerpanel stacked on each other) are described. Elastictiy and shear modules is given bymaking micromechanical analysis of a lamina. Vibration equations of orthotropiclamina and laminate are derivated by linearized plate theory which is also valid forisotropic plate. The linearized potential equation and Bernoulli equation are used toexpress the pressure. The boundary conditions of plate and fluid are discussed,solution techniques are described. The nature of flutter problem is explained withthe help of a simple model. Then the vibration equation of an orhotropic panel withaerodynamic forcing term, is solved by analytical and Galerkin method. Finallyflutter control is made by a singular force that is measured from a single point.Flutter boundary is examined both for incompressible and compressible flow whereMach number was taken as 0.9, 1.3 and 3. The effects of the orientation of fiberswith respect to the flow direction, different ratios of longitudinal /transversebending stiffness, duct height and air/panel mass ratio are investigated. Panel fluttervariation is investigated according to control constant.The results are discussed in the light of the previous studies and suggestions aremade for future studies.