Investigation of the Effect of Leading Edge Tubercles on Wingsail Performance [JEMS Maritime Sci]
JEMS Maritime Sci. 2020; 8(1): 54-65 | DOI: 10.5505/jems.2020.60490
Investigation of the Effect of Leading Edge Tubercles on Wingsail Performance
Harun Kemali1, Ahmet Ziya Saydam2, Şebnem Helvacıoğlu1
1Faculty of Naval Architecture and Ocean Engineering, Istanbul Technical University, Istanbul, Turkey
2Faculty of Engineering, Piri Reis University, Istanbul, Turkey
In this study, effects of leading edge tubercles on a 2013 America’s Cup boat wingsail are investigated by viscous Computational Fluid Dynamics (CFD). Adding tubercles on the leading edge of the sail is inspired by humpback whales, which are fast and maneuverable animals along baleen whales thanks to their distinctive flippers. It has been seen from the examined studies that tubercles on the leading edge of the wings delay stall and provide better lift/drag ratio in high angle of attacks (AoA) compared to the plain wing, which might be beneficial for wingsails.
A 2013 America’s Cup boat wingsail geometry is developed for measuring the effects of tubercles on its performance. Sinusoidal tubercles are placed on leading edge with different wave lengths and amplitudes varying as a function of chord length. Post-stall performance of the wingsail has been improved whereas onset of stall has been observed to be identical to that of the base wingsail.
Keywords: biomimicry, bio-inspiration, tubercle, wingsail, CFD
Önder Kenar Yumrularının Kanat Yelken Performansına Etkisinin İncelenmesi
1İstanbul Teknik Üniversitesi Gemi İnşaatı ve Deniz Bilimlleri Fakültesi, İstanbul, Türkiye
2Piri Reis Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, İstanbul, Türkiye
Bu çalışmada 2013 yılı Amerika Kupasında kullanılan kanat tipi yelkenlerin orsa yakasında ki yumruların etkisi, viskoz Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ile incelenmiştir. Yelkenlerin önder kenarına yumruların eklenmesi fikri, kendine özgü yüzgeçleri sayesinde hızlı ve yüksek manevra yeteneğine sahip canlılar olan kambur balinalardan esinlenilmiştir. Yapılan bilimsel çalışmalar, yüksek hücum açılarında, önder kenar yumrularının tutunma kaybını (stall) geciktirdiği, düz kanatlara göre daha iyi kaldırma-kuvveti/direnç oranı sağladığı görülmüştür.
2013 Amerika Kupası teknesine ait bir kanat yelken geometrisi, performansa yumruların etkisini ölçme amaçlı olarak geliştirilmiştir. Önder kenara, profil (kord) boyunun fonksiyonu olacak şekilde, farklı dalga boyu ve genlikte sinüzoidal yumrular yerleştirilmiştir. Yumruların kanat yelken üzerinde tutunma kaybının başladığı açıdan sonra kaldırma kuvvetini arttırdığı ve performansa olumlu katkı sağladığı görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: biyomimikri, canlılardan-esinlenme, yumru, kanat yelken, HAD
Harun Kemali, Ahmet Ziya Saydam, Şebnem Helvacıoğlu. Investigation of the Effect of Leading Edge Tubercles on Wingsail Performance. JEMS Maritime Sci. 2020; 8(1): 54-65
Corresponding Author: Ahmet Ziya Saydam, Türkiye