mdh.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Modelling & implementation of Aerodynamic Zero-lift Drag into ADAPDT
Mälardalen University, School of Innovation, Design and Engineering.
2009 (English)Independent thesis Basic level (university diploma), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Modellering & implementering av aerodynamiskt nollmotstånd i ADAPDT (Swedish)
Abstract [en]

The objective of this thesis work was to construct and implement an algorithm into the programADAPDT to calculate the zero-lift drag profile for defined aircraft geometries. ADAPDT, shortfor AeroDynamic Analysis and Preliminary Design Tool, is a program that calculates forces andmoments about a flat plate geometry based on potential flow theory. Zero-lift drag will becalculated by means of different hand-book methods found suitable for the objective andapplicable to the geometry definition that ADAPDT utilizes.

Drag has two main sources of origin: friction and pressure distribution, all drag acting on theaircraft can be traced back to one of these two physical phenomena. In aviation drag is dividedinto induced drag that depends on the lift produced and zero-lift drag that depends on the geometry of the aircraft.

How reliable and accurate the zero-lift drag computations are depends on the geometry data thatcan be extracted and used. ADAPDT‟s geometry definition is limited to flat plate geometrieshowever although simple it has the potential to provide a huge amount of data and also delivergood results for the intended use. The flat plate representation of the geometry proved to beleast sufficient for the body while wing elements could be described with much more accuracy.

Different empirical hand-book methods were used to create the zero-lift drag algorithm. Whenchoosing equations and formulas, great care had to be taken as to what input was required sothat ADAPDT could provide the corresponding output. At the same time the equations shouldnot be so basic that level of accuracy would be compromised beyond what should be expectedfrom the intended use.

Finally, four well known aircraft configurations, with available zero-lift drag data, weremodeled with ADAPDT‟s flat plate geometry in order to validate, verify and evaluate the zeroliftdrag algorithm‟s magnitude of reliability. The results for conventional aircraft geometriesprovided a relative error within 0-15 % of the reference data given in the speed range of zero toMach 1.2. While for an aircraft with more complicated body geometry the error could go up to40 % in the same speed regime. But even though the limited geometry is grounds foruncertainties the final product provides ADAPDT with very good zero-lift drag estimationcapability earlier not available. A capability that overtime as ADAPDT continues to evolve hasthe potential to further develop in terms of improved accuracy.

Abstract [sv]

Målet med detta examensarbete var att skapa och implementera en algoritm som införmöjligheten att beräkna nollmotstånd för givna flygplansgeometrier i programmet ADAPDT.ADAPDT, kort för AeroDynamic Analysis and Preliminary Design Tool, är ett program som,baserat på potential strömnings teori, beräknar krafter och moment på en geometri uppbyggd avplana plattor. Nollmotståndet kommer att baseras en kombination av handboksmetoder somfunnits lämpliga och applicerbara på geometridefinitionen given i ADAPDT.

Motstånd har sitt ursprung i två fysikaliska fenomen: friktion och tryckfördelning, ur vilka alltmotstånd som agerar på ett flygplan härrör. Inom flyget delar man in motståndet ilyftkraftsberoende inducerat motstånd samt geometriberoende nollmotstånd.

Hur pålitliga och noggranna motståndsberäkningarna kan förväntas vara beror på mängdengeometriska data som finns att tillgå. ADAPDT:s geometridefinition är begränsad till planaplattor men trots detta finns potential att leverera stora mängder data och resultat med rimlignoggrannhet. Plan plattgeometrin visade sig, för kroppsgeometrin, väldigt begränsad ochotillräcklig medan ving element kunde beskrivas med större noggrannhet.

En rad olika empiriska handboksmetoder användes för att skapa nollmotståndsalgoritmen. Vidvalet av formler och ekvationer var det viktigt att välja sådana som ADAPDT kunde försetillräckligt med data till. Samtidigt fick formlerna inte vara alltför simpla så att måttet avnoggrannhet i resultaten vart alltför låg mot för vad som, för ändamålet, är förväntat.

Slutligen valdes fyra kända flygplan, med nollmotståndsdata tillgängligt, att modeleras medADAPDT:s plan plattgeometri för att validera, verifiera och utvärdera algoritmens mått avtillförlitlighet. Resultaten för mer konventionella flygplanskonfigurationer visade på ett relativtfel mellan 0-15 % mot de givna referensflygplanens nollmotståndsdata inom hastigheterna 0 tillMach 1,2. För mer komplicerade konfigurationer steg det relativa felet omedelbart upp mot 40% inom samma hastighetsregim. Men även om den begränsade geometridefinitionen iADAPDT är grunden för mycket osäkerheter förser den slutliga produkten ändå programmetmed en väldigt god möjlighet till skattning av nollmotståndet som inte tidigare fanns. Enmöjlighet som över tid, allteftersom ADAPDT forstätter att utvecklas, har all potential till attförbättras med avseende på noggrannhet och tillförlitlighet.

Place, publisher, year, edition, pages
2009. , p. 46
Keywords [en]
drag, zero-lift drag, aerodynamics
Keywords [sv]
nollmotsånd, aerodynamik, motstånd
National Category
Fluid Mechanics and Acoustics Vehicle Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:mdh:diva-7459OAI: oai:DiVA.org:mdh-7459DiVA, id: diva2:275347
Presentation
2009-11-12, Zeta, Mälardalens Högskola, Högskoleplan 1, Västerås, 10:15 (Swedish)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2009-12-08 Created: 2009-11-04 Last updated: 2009-12-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1493 kB)23963 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1493 kBChecksum SHA-512
1a4f465b5469e68949c43414862c63ca85cfc7b6a5abe48bd338274cd3e1f6e7c2b215f059441bab9312d6eb170edb3604f4782f37119f360f446d22d6bc91bb
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Innovation, Design and Engineering
Fluid Mechanics and AcousticsVehicle Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 23966 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 486 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf