Development of a high-fidelity transient aerothermal model for a helicopter turboshaft engine for inlet distortion and engine deterioration simulations
Bir helikopter turboşaft motorunun yüksek doğruluklu aerotermal modellemesi ve girişteki akış düzensizliklerinin ve motor yıpranması durumlarının simülasyonu
- Tez No: 313820
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALİ TÜRKER KUTAY, YRD. DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 140
Özet
Bu tezde, GE T700 turboşaft motorunun yüksek doğruluk dereceli aerothermal modellenmesi anlatılmaktadır. Motor modeli, değişik bileşenler içerisindeki akışkan özelliklerinin değişimini belirleyen termodinamik yasalar kullanılarak tasarlanmıştır. Modelin yüksek doğruluk seviyesi, kompresör ve türbin için gerçek bileşen haritalarının ve özgül sıcaklık terimlerinin hesaplanmasındaki ampirik denklemlerin kullanılması ile elde edilmiştir. Gerçek motora daha fazla benzerlik göstermesi için modele, kompresörden hava tahliyesi, türbin soğutması ve ısı emilmesi gibi durumlar da eklenmiş bulunmaktadır. Geçiş dinamiklerinin modellenmesinde, iki bileşen arasındaki kütle debisi farkını doğrudan basınca bağlayan bileşen-arası hacim yöntemi kullanılmaktadır. Bu sayede, model herhangi bir iterasyon gerektirmeden geçiş durumlarını yüksek bir hızla ve doğruluk oranı ile hesaplayabilmektedir. Geliştirilen aerotermal model, daha önceden yayınlanmış olan sonuçlar ile başarılı bir şekilde doğrulandıktan sonra motor girişindeki akış düzensizliklerinin ve motor yıpranmasının simülasyonunda kullanılmıştır. Bunlardan ilki, durağan ve geçiş durumundaki sıcak hava emilmesi ile girişteki basınç düzensizliklerini içermektedir. Motor yıpranması durumu ise, literatürden alınan dört farklı senaryo kullanılarak simüle edilmiştir. Modelin gerçek zamanlı çalışma durumu, motor bileşenlerinin arasındaki hacimlerin zamanla oranlanması ile daha büyük zaman adımları kullanılarak, modelin doğruluk derecesi nerede ise hiç değiştirilmeden elde edilmiştir. T700 modeli, özgül sıcaklıkların hesaplanmasında kullanılan ampirik denklemlerin, özgül sıcaklığı akışkan sıcaklığına ve yakıt-hava oranına bağlı olarak belirleyen denklemler ile değiştirilmesi ve T700 türbin haritalarının ölçeklendirilmesi ile jenerik bir aerotermal model geliştirilmesi için de kullanılmıştır. Geliştirilen jenerik model, Lycoming T53 turboşaft motorunun durağan performansının simülasyonunda kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
Presented in this thesis is the development of a high-fidelity aerothermal model for GE T700 turboshaft engine. The model was constructed using thermodynamic relations governing change of flow properties across engine components, and by applying real component maps for the compressor and turbines as well as empirical relations for specific heats. Included in the model were bleed flows, turbine cooling and heat sink effects. Transient dynamics were modeled using inter-component volumes method in which mass imbalance between two engine components was used to calculate the inter-component pressure. This method allowed fast, high-accuracy and iteration-free calculation of engine states. Developed simulation model was successfully validated against previously published simulation results, and was applied in the simulation of inlet distortion and engine deterioration. Former included simulation of steady state and transient hot gas ingestion as well as transient decrease in the inlet total pressure. Engine deterioration simulations were performed for four different cases of component deterioration with parameters defining engine degradation taken from the literature. Real time capability of the model was achieved by applying time scaling of plenum volumes which allowed for larger simulation time steps at very little cost of numerical accuracy. Finally, T700 model was used to develop a generic model by replacing empirical relations for specific heats with temperature and FAR dependent curve fits, and scaling T700 turbine maps. Developed generic aerothermal model was applied to simulate steady state performance of the Lycoming T53 turboshaft engine.
Benzer Tezler
- Katmanlı imalat süreçlerinde plastik malzemelerin ısı altındaki davranışı ve üretime etkisi
Thermal behavior of plastics during additive manufacturing process and impact of production parameters
BÜRYAN TURAN
Doktora
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR KIRKKÖPRÜ
- Sabit mıknatıslı senkron motor için kapalı çevrim sistem tanıma ve sensörsüz hız kontrolü
Closed loop system identification and sensorless speed control of PMSM
MELİH SABRİ BOZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN KAAN EROL
- Data driven nonlinear dynamic models for predicting heavy-duty diesel engine torque and combustion emissions
Ağır vasıta dizel motoru tork ve yanma emisyonları tahmini için veriye dayalı doğrusal olmayan dinamik modeller
GÖKHAN ALCAN
- Development of a high fidelity finite element model of a wind turbine blade via modal testing
Bir rüzgar türbini kanadının yüksek sadakatli sonlu elemanlar modelinin modal testler yardımıyla geliştirilmesi
CHADI AMER
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİN ŞAHİN
- Development of an experimentally verified high-fidelity model of a quartz flexible accelerometer
Kuvars sarkaçlı bir ivmeölçerin deneysel olarak doğrulanmış yüksek sadakatli modelinin geliştirilmesi
HASAN BARAN ÖZMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİN ŞAHİN
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN OSMAN ÖZGEN