Gaz türbinli bir yanma odası için melez yayıcı performans analizi
Hybrid diffuser performance analysis for a gas turbine combustion chamber
- Tez No: 1003815
- Danışmanlar: PROF. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Havacılıkta yaygın bir kullanım alanına sahip gaz türbinli motorların, icra ettikleri görevler ve çalışma koşulları bakımından güçlü, hafif ve verimli olmaları beklenmektedir. Bu isterleri sağlamak amacıyla yürütülen optimizasyon çalışmalarında, motorun ana bileşenlerinden olan kompresör ile yanma odası arasındaki aerodinamik uyum kritik öneme sahiptir. Kompresörden çıkan yüksek hızlı havanın, yanma verimini artırmak amacıyla genişleyen bir kesitte (yayıcı) yavaşlatılarak basıncının artırılması gerekmektedir; ancak bu işlem aerodinamik kayıplara ve akış ayrılmalarına yatkındır. Bu çalışmada, yayıcı uzunluğunu kısaltarak motor ağırlığını düşürmeyi hedefleyen“melez yayıcı”konseptinin aerodinamik performansı incelenmiştir. Literatürdeki deneysel veriler (Stieglmeier vd., 1989) referans alınarak doğrulanan Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) modelinde, 𝑘−𝜔 𝑆𝑆𝑇 türbülans modeli kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. %5 sabit tahliye oranıyla yürütülen parametrik analizlerde, tahliye boşluğu geometrisi, tahliye mesafesi ve akış içi engel elemanlarının etkileri araştırılmıştır. Analizler sonucunda, ikinci yayıcı açısının 45° ve geçiş mesafesinin 2 mm olduğu geometri (Durum 4), laboratuvar ölçeğinde 0.4718 statik basınç geri kazanım katsayısı (𝐶𝑝) ve 0.1473 toplam basınç kayıp katsayısı (K) ile optimum tasarım olarak belirlenmiştir. Çalışma gerçek motor koşullarına (Re=20*10^4) uyarlandığında ise performans katsayısı (𝐶𝑝) 0.8461 değerine ulaşmıştır. Ayrıca, akış içi engel analizlerinde konik yönlendiricilerin küresel geometrilere kıyasla akış ayrılmasını daha etkin önlediği tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, önerilen melez yayıcı tasarımının kısa mesafede yüksek genişleme açılarına imkan tanıyarak kompakt ve yüksek verimli bir çözüm sunduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Gas turbine engines, widely used in aviation, are expected to be powerful, lightweight, and efficient given their tasks and operating conditions. In optimization studies aimed at meeting these requirements, the aerodynamic compatibility between the compressor and the combustion chamber, a key component of the engine, is of critical importance. The high-speed air exiting the compressor needs to be slowed down and its pressure increased in a widening cross-section (diffuser) to improve combustion efficiency; however, this process is prone to aerodynamic losses and flow separation. This study investigates the aerodynamic performance of a“hybrid diffuser”concept, which aims to reduce engine weight by shortening the diffuser length. Computational Fluid Dynamics (CFD) models, validated using experimental data from the literature (Stieglmeier vd., 1989), were used to perform analyses with the 𝑘−𝜔 𝑆𝑆𝑇 turbulence model. In parametric analyses conducted with a constant 5% discharge rate, the effects of discharge gap geometry, discharge distance, and in-flow obstruction elements were investigated. As a result of the analyses, the geometry with a second diffuser angle of 45° and a passage distance of 2 mm (Case 4) was determined as the optimum design with a static pressure recovery coefficient (𝐶𝑝) of 0.4718 and a total pressure loss coefficient (K) of 0.1473 at the laboratory scale. When the study was adapted to real engine conditions (Re=20*10^4), the performance coefficient (𝐶𝑝) reached a value of 0.8461. In addition, it was determined that conical guides prevent flow separation more effectively compared to spherical geometries in in-flow obstruction analyses. The findings show that the proposed hybrid diffuser design offers a compact and highly efficient solution by allowing high expansion angles over short distances.
Benzer Tezler
- First and second law analyses of a biomass fuelled solid oxide fuel cell-micro turbine hybrid system
Biyokütle ile çalışan katı oksit yakıt hücresi ve mikro türbinden oluşan melez sistemin birinci ve ikinci kanun analizleri
SELİN ARABACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HAFİT YÜNCÜ
- The development of a pilot burner system for a gas turbine engine combustion chamber
Bir gaz türbinli motor yanma odası için pilot ateşleme sistemi geliştirilmesi
İSA KOCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU
- Modeli yapılan bir gaz türbinli motor yanma odasında yanmanın sayısal incelenmesi
Investigation of combustion in a model of gas turbine engine combustion chamber
ERDAL ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. S. ORHAN AKANSU
- Gaz türbinli motorlarda kullanılan annular yanma odasında annulus akışın yanma odası performansına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effect of annulus flow on performance of annular combustion chamber used in gas turbine engines
OSMAN KÜMÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Sivil HavacılıkErciyes ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELİM TANGÖZ
- Uçak itki ve güç sistemleri için bir gaz türbinli motor ile çeşitli yakit hücresi tiplerinin hibritlenmesi ve modellenmesi
Hybridization and modeling of a gas turbine engine with various fuel cell types for aircraft propulsion and power systems
ENES GÜNALTILI
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ZEKİ YILMAZOĞLU
PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ