Simulution of a non-premixed Swirl burner
Ön karışımsız Svörl brülör simulasyonu
- Tez No: 385122
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZ UZOL, YRD. DOÇ. DR. SITKI USLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- 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: 153
Özet
Gaz türbini yanma odalarında alev stabilizasyonu önemli bir tasarım parametresidir. Havacılık uygulamalarında kısa measafede etkin yanmaya olanak sağlayan apartlara yer verilir. Bu apartlardan bir tanesi rotasyonal akış üreteci olan swirl karıştırıcılardır. Fakat rotasyonal akışlar oldukça kompleks yapılardır ve reaksiyon olmadığı durumlarda bile simülasyonlarını yapmak oldukça zordur. Yapılan çalışmalar rotasyonel akışların“LES”tekniği ile başarılı sayılacak nitelikte simüle edilebildiğini göstermiştir. Ancak bu yöntem, ihtiyaç duyduğu bilgisayar gücü nedeni ile henüz sanayi için standart yöntem olamayacak kadar pahalı bir metoddur.“URANS”metodu ise kabul edilebilir doğruluk oranı ve ucuz oluşu sebebi ile“LES”için iyi bir alternatif olarak düşünülmektedir. Bu çalışmanın amacı ise, yüksek swirllü ön karışımsız bir akışın simüle edilmesidir. Simülasyon problemi olarak metan-hava alevi yakan“TECFLAM S09”koşulu ele alınmıştır. Bu koşulun swirl sayısı 0.9, termal gücü ise 150kW'dır. Farklı yanma modelleri de kullanılarak Realizable k-epsilon turbulance modeli ise simülasyonlar yapılmıştır. 38 Milyon altı yüzlü (hexahedral) eleman sayısına varıncaya kadar ağ yapısı çalışması gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda LES simülasyonları gerçekleştirilmiş ve URANS sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmalar göstermiştir ki akış alanı hesaplamaları reaksiyonlara oldukça bağlıdır. Fakat yine de LES, URANS'a kıyasla çok daha başarılı sonuçlar üretebilmiştir. Bunun yanında, LES için en az 10 kat daha fazla hesaplama zamanı gerekmiştir ki bu da URANS metodunun tamamen elenmeden önce farklı turbulans modelleri uygulanarak yeniden denenmesi gerekliliğini doğurmaktadır.
Özet (Çeviri)
Flame stabilizing in a gas turbine combustion chamber is one of the designing issues. Non-premixed swirling flames are commonly applied to aerial vehicles' combustors due to their advantages in flame stabilizing and flame length shortening. However, swirling flows are very complex and hard to simulate even without reaction. Previous studies have showed that Large Eddy Simulation (LES) is able to predict swirling flow with a good degree of accuracy. On the other, it is quite expensive and is still far away for being a routine approach as a design tool in industry. Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes (URANS) approach alters LES for being cheaper and reasonably accurate. This study aims to simulate a non-premixed highly swirling flame. TECFLAM S09 methane-air flame case with 0.9 swirling number and 150kW thermal power is selected which is a good candidate for investigating such flows. Realizable k-epsilon turbulence model is used with various combustion models. Mesh study is performed up to 38 million hexahedral elements. Results of URANS solutions are compared with LES. It is seen that flow field calculation is highly dependent on combustion phenomenon. But, LES predicts far better accurate solutions than URANS. On the other hand, LES is at least 10 times more expensive than URANS and turbulence models other than Realizable k-epsilon should be investigated to totally eliminate URANS for a highly swirling reactive flow.
Benzer Tezler
- Impact of hydrogen addition on combustion characteristics in a swirl-stabilized partially premixed combustor
Gırdaplayıcı içeren kısmi karışımlı yanma odasına hidrojen ilavesinin yanma karakteristiklerine etkisi
TUĞBA KARASU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
- Non-reacting flow characteristics of a novel bluff body and swirl-stabilized partially premixed combustor
Yeni geliştirilen kısmi karışımlı bir yakıcının soğuk akış karakteristikleri
YUNUS EMRE KARASU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
- Radyasyon ısı transferinin bir gaz türbini yanma odası duvar sıcaklığı üstündeki etkisinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği-eşlenik ısı transferi yöntemleriyle incelenmesi
Estimation of the effect of radiation heat transfer in a gas turbine combustor wall temperature with computational fluid dynamics – conjugate heat transfer methodology
YÜCEL SAYĞIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SITKI USLU
- Doğal gaz yanma mekanizmasının incelenmesi
Investigation of natural gas combustion
SERTAÇ ÇADIRCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM SORUŞBAY
- Benzin motorlarında indirgenmiş kinetik model uygulaması
Reduced chemical kinetic model application to spark ignition engines
CÜNEYT UYKUR