Numerical analysis of ablation process on a two dimensional external surface
İki boyutlu dış yüzeylerde ısıl aşınma sayısal analizi
- Tez No: 167262
- Danışmanlar: PROF.DR. FARUK ARINÇ, PROF.DR. ZAFER DURSUNKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Isıl koruma sistemleri, iki boyutlu ısıl aşınma analizleri, kompozit ayrışması, Arrhenius denklemi. VII, Thermal protection systems, two dimensional ablation analysis, composite decomposition, Arrhenius equation
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
ÖZ İKİ BOYUTLU DIŞ YÜZEYLERDE ISIL AŞINMA SAYISAL ANALİZİ AYKAN, Fatma Serap Yüksek Lisans, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Zafer DURSUNKAYA Eş-Danışman: Prof. Dr. Faruk ARINÇ Eylül 2005, 107 Sayfa Geliştirilen analiz yöntemiyle iki boyutlu dış yüzeylerdeki ısıl aşınabilen malzemelerin ısıl tepki analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu yöntem kartezyen ve silindirik koordinat sistemleri için uygulanmıştır. Kartezyen koordinat sistemindeki çözüm literatürde bulunan test sonuçlarıyla kıyaslanmıştır. Yüksek sıcaklıklarda malzemenin ayrışması n. dereceden Arrhenius denklemi kullanılarak modellenmiştir. Ancak mekanik erozyon ve faz değişimi ile yüzeyden malzeme kaybı çözüme dâhil edilmemiş olup, ayrışma işleminin bir bölgede gerçekleştiği kabul edilmiştir. Bu yöntem tüm fiziksel alam bir çözüm alam olarak almakta, ayrışmanın başladığı ve bittiği pozisyonu kontrol etmeye gerek duymamaktadır. Ayrışma sonucunda oluşan gazların veya kömürleşmiş malzemenin yüksek sıcaklıklarda tekrar ayrışması ve birbirleri ile kimyasal reaksiyona girmesi ihmal edilmiştir. Ayrıca ayrışma gazlarının ideal gaz gibi davrandıktan ve basıncın tüm çözüm alanında sabit olduğu varsayılmıştır. İlk olarak bir boyutlu kartezyen geometriler için geliştirilen yöntem literatürdeki deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yöntem daha sonra iki boyutlu kartezyen geometrilere uygulanmıştır ve değişken kalınlığa sahip geometrilerinde analiz edilebilmesi için basit matematiksel dönüşümlerle fiziksel alam boyutsuz kare VIçözüm alanına çevrilmiştir. İki boyutlu kartezyen yöntem sonlu uzunluktaki silindirik geometrilere uyarlanmıştır. Aynı şekilde değişken çaplı silindirik geometrilerin çözülebilmesi için fiziksel alan boyutsuz kare çözüm alanına dönüştürülmüştür. Bu yöntem iki katmalı malzemeden oluşan silindirik geometrilerde uygulanabilecek şekilde uyarlanmıştır. Tüm problemlerde malzeme başlangıçta sabit sıcaklıktadır ve radyasyon ve sabit ısı akısı sınır koşulu uygulanmaktadır. Çözüm yönteminin izolasyon profilinin tasarlanmasındaki uygulamasını göstermek amacıyla örnek çözümler yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT NUMERICAL ANALYSIS OF ABLATION PROCESS ON A TWO DIMENSIONAL EXTERNAL SURFACE AYKAN, Fatma Serap M.Sc, Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Zafer DURSUNKAYA Co-Supervisor: Prof. Dr. Faruk ARINÇ September 2005, 107 Pages The thermal response analysis of an ablative material on a two dimensional external surface is performed. The method is applied to both rectangular and cylindrical coordinate systems, where rectangular coordinate system is used for comparison with results available in literature. The current study solves the decomposition of the material at high temperatures by using the wth order Arrhenius equation but excludes the removal of char from the surface due to mechanical erosion or phase change and considers that the ablation process takes place in a finite zone. The method considers the whole domain as one computational domain, eliminating the necessity to check the positions of the start and end of decomposition zone. The decomposition of pyrolysis gases and/or char that may occur at high temperatures and the chemical reaction between pyrolysis gases and char is neglected while pyrolysis gases are assumed to behave as ideal gas. The pressure is taken as a constant value on a whole physical domain. The formulation for one-dimensional case is validated by experimental results obtained from literature. The two-dimensional case in a Cartesian geometry is IVformulated and an algebraic transformation is used to normalize the region in both directions and transformed at same time into a square computational domain in order to get a solution for the variable thickness domains. The formulation for two-dimensional case is revised for the cylindrical coordinates with finite length in the axial direction. To solve geometries where the outer surface deviates from cylindrical, the formulation is scaled and transformed into a non-dimensional square computational domain. The method is also applied to a two layer material problem in axisymmetric geometry. In all problems, the radiation and constant heat flux boundary conditions exist on the outer surface while whole domain is initially at a constant temperature. Case studies are performed to demonstrate the application of the solution method in optimizing the insulation material thickness.
Benzer Tezler
- Taşıtlarda aerodinamik direnç katsayısının taşıt parametreleri ile korelasyonu
Analysis and design of automobile forebodies using potantial flow teory and a boundary layer seperation criterion
VEDAT PEKER
- Femtosaniye lazer ile işlenen yapıların katıhal lazerlerde uygulamaları ve üst çevrim pompalı Tm3+:KY3F10 lazerleri
Solid-state laser applications of femtosecond laser written structures and upconversion pumped Tm3+:KY3F10 lasers
YAĞIZ MOROVA
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDA AKSOY ESİNOĞLU
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Ablation modeling of thermal protection systems of blunt-nosed bodies at supersonic flight speeds
Süpersonik hızda uçan küt burunlu hava araçları ısı kalkanı sistemlerinin aşınma modellemesi
BUĞRA ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAFİT YÜNCÜ
- Füze kontrol tahrik sistemi yüksek sıcaklık bölgelerinin peltier modülleri ile soğutulması
Cooling of high temperature zones of missile control actuation system with peltier modules
BERK BOYRAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT YAŞAR
- Numerical simulation of charring ablation coupled with computational fluid dynamics
Kömürleşerek aşınan yalıtım malzemelerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile eşzamanlı nümerik analizi
ÇETİN OZAN ALANYALIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK