Aerodynamic Optimization of a Flying Boat Hull
Abstract
Global oppvarming utgjør en stadig mer kritisk utfordring. Det er derfor essensielt å utvikle mer bærekraftige løsninger innen alle områder, inkludert luftfart. Denne oppgaven undersøker metoder for a redusere den aerodynamiske motstanden til skroget på en elektrisk flybåt med plass til ni passasjerer, for å forbedre effektiviteten og akselerere overgangen til nullutslipps luftfart.
Gjennom en kombinasjon av litteraturstudier, vindtunneltesting og CFD-analyse undersøker studien geometriske endringer for å bedre aerodynamikken, spesielt rundt "step" regionen og vinkelen på bakre del av skroget. Oppgaven vurderer også kort hvordan disse endringene vil påvirke de hydrodynamiske egenskapene til flyet.
Grunnet utfordringer med nøyaktigheten på vindtunnel testingen var ikke resultatene fra denne delen av studien direkte overførbar, men kunne isteden brukes for å validere CFD modellen.
Resultatene viser at den aerodynamiske motstanden kan reduseres betydelig, potensielt med 15\% til 20\%, der de største forbedringene oppnås gjennom å delvis rette ut "steppet" og endre vinkelen på skroget i forhold til luftstrømmen. Ved å delvis dekke til "steppet" kunne den aerodynamiske motstanden reduseres med opptil 15\%. With global warming becoming an increasingly critical challenge, the development of sustainable aviation technologies is essential. This thesis investigates methods to reduce the aerodynamic drag of a nine-passenger, electric flying boat hull to improve its efficiency and viability for zero-emission transport.
Using a combination of literature review, wind tunnel testing, and computational fluid dynamics (CFD) analysis, this study examines the aerodynamic effects of design features such as step geometry and fairings, afterbody angle, and overall hull dimensions. The thesis also briefly considers how changes to these features might impact hydrodynamic performance, ensuring a balanced design approach.
Due to challenges with the accuracy of the wind tunnel testing, the results from this part of the thesis were not directly transferable, but the results were used in order to calibrate the CFD results.
Results demonstrate that aerodynamic drag can be reduced significantly, potentially by 15\% to 20\%, with the most substantial improvements achieved through step fairings and optimizing the hull's angle of incidence. Fairing the step alone offers a reduction of up to 15\%, with drag reductions showing a non-linear relationship to the extent of fairing applied. These findings highlight key opportunities for advancing the design of electric flying boats.