Sayısal metotlar ile uçak kanatlarındaki buzlanma mekanizmasının incelenmesi

Bu tez çalışmasında; hücum açısı, sıvı su içeriği (LWC), ortalama damla çapı (MVD), uçuş hızı ve buzlanma süresi gibi temel parametrelerin, NACA 0012 kanat profili üzerindeki buz oluşum karakteristikleri ve aerodinamik davranış üzerindeki etkileri sayısal yöntemler kullanılarak incelenmiştir. Bu parametrelerin etkileri, kaldırma ve sürükleme katsayılarındaki değişimler ile kanat geometrisindeki şekil bozulmaları gözlemlenerek değerlendirilmiştir. Sayısal yöntemin güvenilirliğini sağlamak amacıyla, farklı hücum açıları altında temiz ve buzlu kanat profilleri için yapılan simülasyon sonuçları, literatürdeki deneysel verilerle karşılaştırılarak doğrulama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Temiz kanat analizleri ANSYS Fluent yazılımı ile, buzlanma analizleri ise FENSAP-ICE programı kullanılarak ve Spalart-Allmaras türbülans modeli ile gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, hücum açısının artmasının asimetrik buz boynuzu büyümesine yol açtığını ve 12° hücum açısında kaldırma katsayısında %56'ya varan azalma ile sürükleme katsayısında %625'e varan artışa neden olduğunu göstermiştir. Sıvı su içeriğinin yükselmesi, buz yapısının daha düzensiz hale gelmesine ve hem üst hem de alt yüzeyde buz kaplı alanın genişlemesine neden olmuştur. Ortalama damla çapı arttıkça buz oluşumu daha geniş bir yüzeye yayılmış; özellikle 50 µm değerinde, maksimum buz kalınlığı gözlemlenmemesine rağmen en yüksek performans kayıpları tespit edilmiştir. Uçuş hızı arttıkça buz şekli daha keskin ve belirgin hale gelmiş; özellikle 90 m/s'ye kadar olan hızlarda aerodinamik bozulmaların daha fazla olduğu görülmüştür. Son olarak, daha uzun maruz kalma süreleri hem buz kalınlığında hem de buzla kaplı alanın genişliğinde artışa neden olmuş olup, maksimum buz birikimi 8 dakika sonunda gözlemlenmiştir. Bu bulgular, incelenen her bir parametrenin sadece buz geometrisini değil, aynı zamanda uçuş güvenliği açısından kritik öneme sahip aerodinamik performansı da önemli ölçüde etkilediğini ortaya koymaktadır.