Ön-film oluşumlu, hava parçalamalı atomizere sahip bir yanma odasının sprey ve yanma karakteristiklerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile incelenmesi
Computational fluid dynamics analysis of spray and combustion characteristics of a combustion chamber with prefilming air-blast atomizer
- Tez No: 316522
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. SITKI USLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Energy, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: Türkçe
- Üniversite: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Bu tez çalışmasında, insansız hava araçlarında kullanılacak olan küçük boyutlardaki bir turbojet motorun ön-film oluşumlu hava parçalamalı atomizere sahip yanma odası içerisindeki çift fazlı ve reaksiyonlu akış, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi ile analiz edilmiştir. Analiz edilen yanma odasının geometrisi, literatürde yer alan tasarım kriterleri çerçevesinde, bir boyutlu metodolojiler ve izotermal HAD simülasyonları ile oluşturulmuştur. Hava parçalamalı atomizerde oluşan spreyin karakteristikleri, atomizer içerisindeki çift fazlı akışın reaksiyonsuz HAD simülasyonları gerçekleştirilerek incelenmiştir. Sprey simülasyonlarında elde edilen damlacık çap ve hız değerleri, reaksiyonlu HAD simülasyonlarına sınır şart olarak girilmiştir. Reaksiyonlu simülasyonlarda, akışın türbülans ve yanma karakteristikleri, Realizable k-? ve Hibrit Eddy Break Up modelleriyle ele alınmış; bu modellerin ve HAD analizleri için kullanılan Star-CCM+ yazılımının güvenilirliği, bir türbülanslı yanma problemi olan Sandia Flame D deneyinin simülasyonları gerçekleştirilerek, kanıtlanmıştır. Hava parçalamalı atomizerde oluşan sıvı damlacıkların akışı ise Lagrange yaklaşımıyla hesaplanmıştır. Sprey simülasyonlarında, basınç atomizeri çıkışındaki birincil parçalanma, damlacıkların atomizer duvarına çarpması sonucu sıvı film oluşumu, duvar üzerinde oluşan sıvı filmin gaz fazı ile etkileşimi sonucu parçalanması ve gaz fazının yarattığı aerodinamik etkiler sebebiyle gerçekleşen ikincil damlacık parçalanması gibi olgular modellenmiş; sonuç olarak hava parçalamalı atomizerin ortalama 20 ?m çapında ve 15 m/s eksenel hıza sahip damlacıklar oluşturduğu görülmüştür. Reaksiyonlu simülasyonlar ile birlikte, yanma odası içerisindeki sıcaklık ve yakıt denge katsayısı dağılımı hesaplanmış; sonuç olarak, yanma verimi %97.4, RTDF değeri %16, OTDF değeri %28 ve toplam basınç kaybı %4.9 olarak bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, two-phase reacting flow through a combustion chamber with a prefilming air-blast atomizer is analyzed using Computational Fluid Dynamics (CFD). The combustion chamber analyzed belongs to a small scale turbojet engine that will be used in unmanned aerial vehicles. According to predetermined design criteria, the geometry of the combustion chamber is formed by means of one dimensional design methodologies and isothermal CFD simulations. The characteristics of the spray generated by the airblast injector are investigated with the two phase non-reacting CFD simulations of the flow through the atomizer. Droplet size and velocity distributions obtained from the spray analysis are used as boundary conditions in the reacting simulations. Realizable k-? turbulence model is used for turbulent flow coupled with the Hybrid Eddy Break Up combustion model for reactions. CFD simulations of Flame D of Sandia Laboratories have been performed in order to validate these models and the code, Star-CCM+. In addition, the flow of the dispersed phase is computed with Lagrangian models. In the spray analysis, primary breakup at the exit of the simplex nozzle, film formation due to impingement of droplets to the atomizer wall, film breakup arising from wave instabilities in the wall film and secondary breakup of fuel droplets are modeled. It has been observed that, the airblast atomizer generates a spray with a 20 ?m mean diameter and 15 m/s axial velocity. Moreover, in the reacting simulations, temperature and equivalence ratio distributions inside the combustion chamber have been predicted. As a result, combustion efficiency, RTDF, OTDF and pressure drop values are found as %97.4, %16, %28 and %4.9 respectively.
Benzer Tezler
- Ön-film oluşumlu hava ile parçalamalı atomizere sahip bir model gaz türbini yanma odasında yanmanın büyük burgaç benzeşimi yaklaşımı ile incelenmesi
Investigation of combustion in a model gas tubine burner fueled by pre-filming airblast atomizer using large eddy simulation
ENDER HEPKAYA
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİ YÜCEL
- CFD simulations of a reverse flow combustion chamber
Ters akışlı yanma odasının hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonları
GÜRKAN SARIKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR TUNÇER
- Investigation of effect on different organic solvent on solid supported lipid bilayer via atomic force microscopy
Farklı organik çözücülerin yüzey destekli lipit katmanlar üzerine etkilerinin atomik kuvvet mikroskobu ile araştırılması
SÜLEYMAN ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER
- Fluid-structure interaction modelling of plug propagation in compliant airways
Esnek havayollarında plak ilerlemesinin akışkan-yapı etkileşimi ile modellemesi
MEHMET YAPAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN MURADOĞLU
- Nanoboyutlu TiO2 esaslı antibakteriyel kaplama
Antibacterial coating with nanoparticule TiO2
BURCU DİDEM KILIÇOĞLU
Doktora
Türkçe
2009
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN GÜNAY
PROF. DR. MÜZEYYEN MARŞOĞLU