Three dimensional reacting flow analysis of a cavity-based scramjet combustor
Kaviteli scramjet yanma odasının üç boyutlu tepkili akış analizi
- Tez No: 442232
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNAN EYİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- 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
Scramjet motorları, süpersonik itki sistemlerinin önemli ilgili alanlarından biri haline gelmiştir. Scramjetler nispeten yeni bir teknoloji olup, işleyişi ile ilgili özellikle yanma sürecinde çözülmemiş problemlere sahiptir. Yüksek hızlarda yanma eylemini gerçekleştirmek bazı sorunlara neden olabilmektedir. Yüksek hızlardaki akışların düşük dayanma zamanı sebebi ile alev kararlı olamamakta ve yakıt-havanın karışma verimi düşük olmaktadır. Bu problemleri çözmek için önerilen yöntemlerden biri yanma odası duvarına kavite yerleştirerek ikincil akış oluşturmaktır. Bu çalışmada, scramjet yanma odasından geçen tepkili akışları analiz etmek için bir CFD yazılımı geliştirilmiştir. Gelişitirilmiş CFD yazılımı, 3 boyutlu bağlaşık Navier-Stokes ve sonlu hız kimyasal denklemlerini çözmektedir. Etilen-hava kimyasal reaksiyon modeli yakıt-hava kombinasyonu olarak kullanılmıştır. Boyutsuzlandırılmış korunum denklemleri sonlu hacim yöntemi (FVM) ile ayrıklaştırılmıştır ve bağlaşık denklem sistemleri, Newton GMRES yöntemi ile çözülmüştür. Birinici ve ikinci dereceli şemalar ile birlikte akı vektörü ayırma yöntemleri araştırılmıştır. Ayrıca, akı kısıtlayıcıları ikinci dereceli şemaların yakınsama özelliğini geliştirmek için uygulanmıştır. Bu çalışmalar sonucunda, ikinci dereceli şemalar ve Van Leer akı vektörü ayırma yöntemlerinin en doğru sonucu verdikleri anlaşılmıştır. Sonuçların ağ boyutlarına bağımlı olmaksızın elde edilmesi için farklı boyutlarda ağlar oluşturulmuştur ve veriler ile karşılaştırılmıştır. Ek olarak, farklı yakıt enjeksiyon açılarının ve yerlerinin yanma odası performansının üzerindeki etkisi incelenmiştir. En yüksek karışma verimi 90 derece enjeksiyon açısında elde edilmiştir. Ayrıca, kaviteden sonra enjektör eklemenin yanma verimine pek katkısı olmadığı gözlenmiştir. Özetle, bu çalışmanın temel amacı scramjet yanma odası tepkili akışını verimli bir şekilde analiz etmek ve yanma odasının performansını geliştirmek için yeni yöntemler denemektir.
Özet (Çeviri)
Scramjet engines have become one of the main interest areas of the supersonic propulsion systems. Scramjets are rather a new technology and they possess unsolved issues and problems regarding their operation, especially in the combustion process. Combustion at high speeds cause various problems as flame instability and poor fuel-air mixing efficiency. One of the methods used to overcome these problems is to recess cavity in the combustor wall where secondary flow is generated. In this study, a CFD tool is developed to analyze the reacting flow passing through the cavity-based scramjet combustor. Developed CFD code is based on three dimensional coupled Navier-Stokes and finite rate chemistry equations. Ethylene-air reduced chemical reaction model is used as fuel-air combination. Non-dimensionalized governing equations are discretized by Finite Volume Method (FVM) and Newton GMRES method is used to solve the coupled system of equations. First and second order schemes are investigated with different flux vector splitting methods. Moreover, flux limiters are implemented to improve the convergence of the second order schemes. It is found that second order schemes and Van Leer flux vector splitting methods are more accurate. In order to remove the dependency of the solutions on grid resolution, mesh refinement is done. In addition, effect of various fuel injection angles and injector locations on the efficiency of the combustor are investigated. It is found that 90 degree fuel injection angle gives the best mixing efficiency while addition of downstream injectors do not contribute to the overall efficiency. To sum up, the fundamental aim of this study is to analyze the reacting flow through the scramjet combustor efficiently and also examine new methods to improve the performance of the combustor.
Benzer Tezler
- Düşey levhalarda ısı iletkenliği düşük yatay kanatların doğal ısı taşınımına etkisi
Influence of horizontal fins with low thermal conductivity on natural convective heat transfer from vertical surfaces
NEDİM TÜRKMEN
Doktora
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN F. GENCELİ
- Havuz kaynamasında bir mikro oyuktaki kabarcıklanmanın incelenmesi
Study of bubble nucleation in a microcavity in pool boiling
TUĞBA TETİK
Doktora
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL YALÇIN URALCAN
- Su üstü savaş gemisinde NATO F-76 dizel yakıtlı katı oksitli yakıt pili sistemi tasarımı ve analizi
Design and analysis of solid oxide fuel cell system on board surface warship
CÜNEYT EZGİ
Doktora
Türkçe
2009
EnerjiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. M. TURHAN ÇOBAN
- The effect of flare geometry on the flow field generated by radial-radial swirlers
Yönlendirici geometrisinin radyal-radyal döndürücü akış alanına etkisi
AYŞE BAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA PERÇİN
- Experimental, computational and analytical studies towards apredictive scenario for a burning accident
Başlık çevirisi yok
FURKAN KODAKOGLU