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 ve Uzay 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: Belirtilmemiş.
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
- Development and validation of a CFD based optimization framework for hydrogen-fueled heavy duty internal combustion engine
Hidrojen yakıtlı ağır hizmet içten yanmalı motorlar için CFD tabanlı bir optimizasyon yapısının geliştirilmesi ve doğrulanması
MURAT ÖZKARA
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ZAFER GÜL
- Seismic resilience of steel plate shear walls enhanced with innovative hybrid viscoelastic dampers: A numerical investigation
Yenilikçi hibrit viskoelastik sönümleyicilerle güçlendirilmiş çelik levha perde duvarların sismik dayanımı: Nümerik bir inceleme
RAGAB GOMAA TOHAMY MOHAMMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARLAS ÖZDEN ÇAĞLAYAN
- Sürtünme karıştırma kaynağının ısıl modellemesi için 2.5 boyutlu sonlu farklar yönteminin geliştirilmesi: Alüminyum-bakır örneği
Development of 2.5-dimensional finite difference method for thermal modeling of friction stir welding: An aluminum-copper case study
MURAT FİLİZOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT VURAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ POYRAZ AYDINER
- Farklı lif malzemelerinden oluşan çok katmanlı zırhların hesaplamalı balistik analizi
A computational study of ballistic response in multi-layer textile protection systems
LÜTFULLAH TAHA HALICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEHER EKEN
- İnsansız araç sistemlerinin matematiksel modellenmesi ve kontrol algoritmalarının geliştirilmesi
Mathematical modeling of unmanned vehicle systems and development of control algorithms
SERKAN BUDAK
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMİL SUNGUR
PROF. DR. AKİF DURDU