Çeşitli akışkan akışı problemlerinin doğrusal ve doğrusal olmayan dinamik modellemesi ve kontrolü

Abstract

In this study; obtaining dynamical models and feedback control of vorticity and drag/lift coefficient of fluid systems, whose dynamical behavior is often hard to express mathematically, was investigated over geometries such as, flapping NACA0012 airfoil, circular cylinder body and NACA23012 airfoil with fixed angle of attack. If we examine the studies grouped under selected geometries; firstly, velocity vectors of the flow of flapping NACA0012 airfoil was obtained by using particle image velocimetry (PIV). After applying a number of additional processes (detection of the airfoil via image processing) to these velocity vectors, a linear dynamical model was obtained by using proper orthogonal decomposition (POD) and system identification (SI). Secondly, linear and non-linear dynamical modeling of flow around a circular cylinder body was examined and design of controllers for these models to suppress vorticity was achieved. Thirdly, a non-linear modeling approach carried out and control of drag/lift coefficient for NACA23012 airfoil with fixed angle of attack was investigated.

Bu çalışmada; dinamik davranışının matematiksel olarak modellemenin çoğu zaman zor, olduğu, akışkan sistemlerinin dinamik modellerinin elde edilmesi ve girdaplılık ve sürüklenme/kaldırma katsayısı gibi değerlerin geri-beslemeli kontrolü, çırpma hareketi yapan NACA0012 kanat profili, sabit silindir gövde ve sabit hücum açılı NACA23012 geometrileri üzerinde incelenmiştir. Yapılan çalışmaları seçilen geometriler altında gruplandırıp incelenecek olursa; ilk olarak çırpma hareketi yapan NACA0012 kanat profili için parçacık görüntülemeli hız ölçümü (PGH) tekniği kullanarak akışın hız vektörleri elde edilmiştir. Bu hız vektörleri bir dizi ek işleme (görüntü işleme ile kanatın tespiti) tabi tutulduktan sonra uygun dikgen ayrışımı (UDA) ve sistem tanılama işlemleri uygulanarak doğrusal bir dinamik model elde edilmiştir. İkinci olarak ise silindir bir yapının etrafından akan akışın doğrusal ve doğrusal olmayan modellenmesi konusu incelenerek bu modeller için silindir arksında olu?an periyodik girdapları bastıracak kontrolcü tasarımları gerçekle?tirilmi?tir. Üçüncü olarak ise, sabit hücum açılı bir NACA23012 kanat profili için doğrusal olmayan modelleme yakla?ımı gerçeklenip, sürüklenme/kaldırma kuvveti oranının kontrolü konusu işlenmiştir.