Aerodynamic and inertial characterization of a generic flapping wing mechanism

Bu tezin ana odağı jenerik bir çırpan kanat mekanizmasının aerodinamik ve atalet karakterizasyonunu gerçekleştirmektir. İlk olarak, kullanılan çırpan kanat mekanizmasının üç boyutlu modeli oluşturulmuş ve gerçekleştirilen çırpan kanat deneysel çalışması yeni bir test fikstürü sunulmuştur. Modal analizi gerçekleştirilen, test fikstürünün deneysel doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Atalet karakterizasyon çalışmasında, çırpma hareketi esnasında oluşan atalet kuvvetlerinin, aerodinamik kaldırma kuvvetlerine olan etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu çerçevede, kanat membranı ihmal edilmiş ve çırpan kanat testi, mekanizmanın kaldırma kuvveti yönünde oluşturduğu atalet kuvvetlerinin ölçümü için gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen çırpan kanat testinden elde edilen verilerin doğrulundan emin olmak için kullanılan kuuvet sensörüne ait dinamik kalibrasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Deneysel yöntemle elde edilen atalet kuvvetlerinin doğrulama çalışması, nümerik ve teorik yaklaşımlarla gerçekleştirilmiştir. Kullanılan çırpan kanat kanat mekanizmasının aerodinamik karakterizasyonu için, naylon bir kanat membranı çırpan kanat mekanizmasının üzerine yerleştirilmiş ve hava ortamında çırpan kanat testleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçların doğrulaması için, sıvı-katı etkileşimli analiz modeli oluşturularak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (laminar akış) modeli ve yapısal dinamik modeli eş zamanlı çözdürülmüştür. Bunun yanında, kanat esnekliğinin aerodinamik performansa olan etkisi araştırılmıştır. Bunun için kanat yapısına yüksek rijitliğe sahip bir malzeme tanımlanarak kanat deplasmanının minimize edilmesi amaçlanmış, ve esnek ve rijit kanat performansı kaldırma ve itki kuvveti için karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada, jenerik bir çırpan kanat mekanizmasının, test, teori ve nümerik yaklaşım ile aerodinamik ve atalet karakterizasyonunun karşılaştırmalı doğrulama çalışması sunulmuştur ve yakın sonuçlar elde edilmiştir. Kanat esnekliğinin aerodinamik performansa olan etkisi için yapılan karşılaştırmalı çalışmada, kanat esnekliği aerodinamik itki kuvvetini gözle görülür derecede arttırarak tam itki durumu oluşturmuştur.