Geri Dön

Gaz türbini soğutması ön-çevri sistemlerinin sayısal olarak modellenmesi ve incelenmesi

Computational modelling and investigation of gas turbine preswirl cooling systems

  1. Tez No: 223162
  2. Yazar: MARKOS ÇAĞAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. DOĞAN GÜNEŞ, PROF. DR. ALİ CEMAL BENİM
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Otomotiv Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 272

Özet

Bu çalışmada, gaz türbini soğutmasında kullanılan bir ön-çevri sistemi sayısal olarak modellenip, incelenmiştir. İlk olarak, çeşitli matematiksel modellerin sistemin temel elemanları üzerindeki basit akışların çözümlenmesinde sınanmalarıyla realizable k-e türbülans modelinin esas problemin çözümlenmesinde kullanılmasının uygun olduğu belirlenmiştir. Stator-rotor etkileşiminin modellenmesi hususu iki boyutlu düzlemsel geometri üzerinde muhtelif sanki-daimi hal ve zamana bağlı hal formulasyonlarının tatbikiyle incelenerek, geniş bir işletme şartı bölgesinde donmuş rotor modelinin kayan ağ tekniğine oldukça benzer çözümler ürettiği görülmüştür. Sistemin tümünün üç boyutlu olarak modellenmesi sanki-daimi hal için donmuş rotor yaklaşımıyla başarılı bir şekilde yürütülmüştür. Geliştirilen hesaplama modeli, ürettiği sonuçların deneylerle karşılaştırılması ile doğrulanmış ve ters çevri oranına bağlı olarak geçerlilik bölgesi tespit edilmiştir. Sayısal modelin nicelik olarak geniş bir işletme şartı bölgesinde, deşarj katsayıları, ara yüzeydeki hız dağılımı ve soğutma havası sıcaklığını oldukça iyi öngörebildiği; ayrıca, incelenen değişkenlerin işletme şartlarına göre değişimindeki temayüllerinin nitelik olarak da çok iyi öngörülebildiği saptanmıştır. Sistemin değişik işletme şartlarına göre davranış ve performansı incelenmiştir. Sistem davranışının işletme şartlarına göre değişiminin ters çevri oranı parametresine ile tanımlabileceği gösterilmiş, ve sistemin nominal çevri civarındaki işletme noktalarında maksimum verimle işlediği gözlenmiştir. Sistem veriminin iyileştirilebilme olanakları, sistem geometrisi üzerinde uygulanabilecek modifikasyonlar ile incelenmiştir. Bu kapsamda, alıcı girişlerinin yuvarlatılmasının sistem verimini iyileştirdiği görülmüştür. Alıcı uzunluğunun, akışın hem tekrar çeperlere temas edebileceği hem de sürtünme kayıplarının etkisini göstermeyeceği bir uzunlukta olması gerektiği belirlenmiştir. Ön-çevri odası genişliğinin, çeşitli işletme şartlarında, hem oda içerisine birikecek büyük bir akışkan kütlesinin yaratacağı kayıpların hem de küçük bir hacimdeki yüksek gradyenlerin oluşturacağı kayıpların minimize edileceği bir boyutta olması gerektiği görülmüştür.

Özet (Çeviri)

In this study, a gas turbine preswirl cooling system was computationally modelled and investigated. At first, various mathematical models were examined analyzing the simple flows for the basic elements of the system. Therefore, it was shown that the realizable k-e turbulence model would be the most appropriate model for analyzing the main problem. The modelling issue of stator-rotor interaction was investigated on two dimensional planar geometry by implementing various quasi-steady and unsteady modelling procedures. It was observed that the frozen rotor approach produce quite similar results to the ones of sliding mesh technique for a broad range of operating conditions. Three dimensional modelling of the whole system was performed successfully by frozen rotor approach for quasi-steady state. Developed computational model was validated comparing the predictions with experiments, and its validity range was shown with respect to the inverse of swirl ratio. For a broad range of operating conditions the numerical model could quantitatively predict the discharge coefficients, velocity distribution at the interface and cooling air temperature quite well. Additionally, it was observed that the tendencies which different variables exhibit with respect to different operating conditions can be estimated qualitatively very well. The behaviour and the performance of the system were investigated under various operating conditions. It was shown that the system behaviour can be described by inverse of swirl ratio parameter, and the system operates with maximum efficiency for the operating conditions within the vicinity of nominal swirl. The facilities of improving the system efficiency were investigated by modifying the system geometry. It was observed that radiusing receiver inlets can improve the system efficiency. It was found out that the receiver length has to be dimensioned in such a way, both the flow can reattach to the walls and the friction losses do not show its influence. Preswirl chamber has to have such a width, which decreases the losses occurred due to both a great amount of fluid mass filled into the chamber and high gradients inside a small volume, for various operating conditions.

Benzer Tezler

  1. Bileşik analiz metoduyla tubular yanma odası metal sıcaklığı hesaplanması

    Calculation of can type combustion chamber metal temperature using coupled analysis method

    TÜMERKAN VURAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU

  2. Gaz türbini tahrikli yükset süratli gemilerde işletme parametrelerinin performansa etkisinin incelenmesi

    Investigation of the effects of working parameters on the performance of gas turbine driven high speed ships

    DÜNDAR BAYRAM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Gemi MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. UĞUR KESKİN

  3. Energy, exergy, economic and environmental-based design, analysis and multi objective optimization of novel solar tower-based gas turbine cycle multi-generation systems with new performance criteria

    Özgün güneş kuleli gaz türbini çevrimli çoklu-üretim sistemlerinin yeni performans kriterleri ile enerji, ekserji, ekonomik ve çevresel tasarımı, performans analizi ve çok amaçlı optimizasyonu

    MERT ÇOLAKOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET DURMAYAZ

  4. Thermodynamic analysis of gas/ steam combined cycle power plants

    Gaz/ buhar kombine çevrim enerji santrallerinin termodinamik analizi

    NURETTİN SAVRUK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2001

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TÜLAY YEŞİN

  5. Bileşik ısı güç sistemlerinin analizi ve örnek bir sisteme SCADA uygulaması

    Analysis of the cogeneration systems and SCADA application on a combined cycle power plan

    HAKAN AKIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2001

    Makine MühendisliğiUludağ Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İRFAN KARAGÖZ