An accelerated aerodynamic optimization approach for a small turbojet engine centrifugal compressor
Küçük turbojet motoru santrifüj kompresörü için hızlandırılmış aerodinamik optimizasyon yaklaşımı
- Tez No: 255834
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDULLAH ULAŞ, DR. MEHMET ALİ AK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 165
Özet
Santrifüj kompresörler itki sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Motora giren havanın basıncını artırarak ve basınçlı havanın yanma odasına ulaşmasını sağlayarak, turbo-motorlarda önemli bir rol oynamaktadır. Ortaya çıkan basınç ve akış karakteristiği motor tarafından üretilen itki üzerinde önemli etki yapmaktadır.Santrifüj kompresör tasarımı bir çok testi, sayısal akışkanlar dinamiği analizlerini ve optimizasyon çalışmalarını kapsayan uzun soluklu bir prosestir. Bu çalışmada, varolan küçük bir turbojet motoruna ait santrifüj kompresörün basınç oranını artırmaya yönelik geometri optimizasyonu ve sayısal analizlerine ait yöntemler üzerinde durulmuştur. Turbojet motorunun maksimum açısal hızında ortaya çıkan basınç oranının maksimize edilmesi ve böylece bu koşulda elde edilen itkinin artırılması amaçlanmaktadır. Yapılan çalışma ile sayısal akışkanlar dinamiği destekli geometri optimizasyonu üzerine bir yöntem sunulmuştur.İlk olarak eldeki turbojet motorunun orjinal kompresör geometrisi optik tarama metodu ile elde edilmiştir. Elde edilen modelin bir CAD yazılımı aracılığıyla üç boyutlu parametrik modeli hazırlanmıştır. Oluşturulan parametre (değişken) listesi kullanılarak, sayısal analiz sayısını azaltmak, dolayısıyla analiz süresini kısaltmak ve optimizasyon çalışmasına yol göstermesi amacıyla deney tasarımı metodu kullanılmıştır. Deney tasarımı sonucunda oluşan tasarımların önce üç boyutlu modeli oluşturulmuş ve oluşturulan modelde CFD analizlerinde kullanılmak üzere ağ yapısı kurulmuştur. Tüm modeller için CFD analizleri yapılmış ve kompresör basınç katsayıları ve akış karakteristikleri incelenmiştir.Çalışmanın girdileri olan geometri değişkenleri ile CFD çalışmalarında elde edilen çıktılar arasındaki ilişki yapay sinir ağı yöntemi kullanılarak oluşturulmuş ve bu çalışma sonucunda, deney tasarımı metodu ile desteklenmiş bir optimizasyon çalışması ile daha yüksek basınç katsayısına sahip yeni bir santrifüj kompresör geometrisi elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Centrifugal compressors are widely used in propulsion technology. As an important part of turbo-engines, centrifugal compressors increase the pressure of the air and let the pressurized air flow into the combustion chamber. The developed pressure and the flow characteristics mainly affect the thrust generated by the engine.The design of centrifugal compressors is a challenging and time consuming process including several tests, computational fluid dynamics (CFD) analyses and optimization studies. In this study, a methodology on the geometry optimization and CFD analyses of the centrifugal compressor of an existing small turbojet engine are introduced as increased pressure ratio being the objective. The purpose is to optimize the impeller geometry of a centrifugal compressor such that the pressure ratio at the maximum speed of the engine is maximized. The methodology introduced provides a guidance on the geometry optimization of centrifugal impellers supported with CFD analysis outputs.The original geometry of the centrifugal compressor is obtained by means of optical scanning. Then, the parametric model of the 3-D geometry is created by using a CAD software. A design of experiments (DOE) procedure is applied through geometrical parameters in order to decrease the computation effort and guide through the optimization process. All the designs gathered through DOE study are modelled in the CAD software and meshed for CFD analyses. CFD analyses are carried out to investigate the resulting pressure ratio and flow characteristics.The results of the CFD studies are used within the Artificial Neural Network methodology to create a fit between geometric parameters (inputs) and the pressure ratio (output). Then, the resulting fit is used in the optimization study and a centrifugal compressor with higher pressure ratio is obtained by following a single objective optimization process supported by design of experiments methodology.
Benzer Tezler
- Ses-üstü uçaklarda çok-disiplinli ve çok-doğruluklu optimizasyon yöntemlerinin uygulanması
Application of multi-disciplinary and multi-fidelity optimization methods in supersonic aircraft design
ŞIHMEHMET YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİKE NİKBAY
- Jig shape optimization for desired shape of a high-altitudelong-endurance class unmanned aerial vehicle underaeroelastic effects
Hale sınıfı bir ınsansız hava aracının aeroelastik etkileraltında hedeflenen şekle ulaşmak için jig şeklioptimizasyonu
AKIN ATEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİKE NİKBAY
- Brute force launch vehicle ascent trajectory assessment with a novel vectorized simulator
Vektörize benzetici ile fırlatma araçlarının yükseliş yörüngesini kaba kuvvet değerlendirme
AHMET ENES YÜCEYURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- Turbine design optimizations using high fidelity CFD
Başlık çevirisi yok
ALTUĞ MELİK BAŞOL
Doktora
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiEidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH)Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REZA S. ABHARI
PROF. DR. PATRICK JENNY