Experimental and numerical inestigation of an S-duct diffuser that is designed for a micro turbojet engine powered aircraft
Mikro turbojet motorlu bir uçak için tasarlanmış bir S-kanal difüzörün deneysel ve nümerik yöntemlerle incelenmesi
- Tez No: 463553
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- 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: 92
Özet
S-kanal difüzörleri, giriş havasını motor kompresörüne iletmede uçak itki sistemleri için sıklıkla kullanılır. Bu tezde, mikro turbojet motorlu bir uçak için tasarlanmış bir S-kanallı difüzörde ayrılmış giriş koşullarında akış yapısı, deneysel ve sayısal yöntemler kullanılarak incelenmiştir. Aerodinamik arayüz düzlemindeki bozulma ve basınç kaybının kaynağını bulmak için akış ayrılması, ikincil akışlar ve girdap gibi akış özellikleri araştırılmıştır. Deneyler, TEI test tesisinde üç farklı kütle debisinde gerçekleştirilmiştir. Aerodinamik ara yüz düzleminde toplam basınç ve statik basınç ölçümleri alınmıştır. Ayrıca kanal üzerinden duvar statik basınçları ölçülmüştür. Sonuçlar kanal içinde akış doğrultusunda ayrılmanın meydana geldiğini göstermektedir. Akış yapısının sonucu olarak toplam basınç kaybı görülmüştür. Toplam basınç kaybı, artan kütle debisi ile artmaktadır. Ayrıca, çevresel bozulma da incelenmiştir. Simülasyonların doğrulanması için temsili seyir koşullarındaki kısa bir S-kanal difüzördeki akış yapısı sayısal olarak araştırılmıştır. Hesaplamalar literatürden elde edilen deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Sonuçların deneyle örtüştüğü tespit edilmiştir. Spalart-Almaras türbülans modeli, kütle akış hızı, Mach sayısı ve basınç geri kazanım değerlerini birlikte ele alındığında en uygun sonuçları vermiştir. TEIde yapılan deney simule edilmiş ve sonuçlar deney verileri ile karşılaştırılmıştır. RANS denklemleri Ansys Fluent 14 ticari CFD kodu ile çözülmüştür. Çeşitli türbülans modelleri kullanılmış ve verimlilikleri karşılaştırılmıştır. Ayrıca, giriş sınır profilinin etkisi araştırılmıştır. S-kanal girişinde dudak ayrılması görülmüştür. Ayrıca, difüzörün dönüşleri boyunca akış doğrultusunda ayrılma bölgeleri yakalanmıştır. Dudak ayırmanın kanal içindeki duvar ayrılmalarının etkisini güçlendirdiği bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
S-duct diffusers are often used for aircraft propulsion systems that convey the intake air to the engine compressor. In this thesis, flow structure at separated entrance conditions in an S-duct diffuser that designed for a micro turbojet engine powered aircraft is investigated using experimental and numerical methods. Flow characteristics such as flow separation, secondary flows, and swirl are investigated to find out the source of distortions and pressure loss at aerodynamics interface plane. Experiments are performed at three different mass flow rates at TEI test facility. Measurements of total pressures and static pressures are obtained at the aerodynamic interface plane (AIP). Also, wall static pressures through the duct are measured. Results show that stream wise flow separation is occurred within the duct. Total pressure loss is seen as a result of the flow structure. Total pressure loss is seen to increase with increasing mass flow rate. Furthermore, circumferential distortion is also examined. Flow structure in a short S-duct diffuser at representative cruise conditions is numerically investigated for validation of simulations. Computations are compared with the experimental data obtained from literature. The results are found to compare well with experiment. Spalart-Almaras turbulence model gives the most suitable results considering mass flow rate, Mach number and pressure recovery values together. The experiment that performed at TEI is simulated and results are compared with the experimental data. RANS equations are solved with Ansys Fluent 14 commercial CFD code. Various turbulence models are used and their efficiencies are compared. Furthermore, effect of the inlet boundary profile is surveyed. Lip separation is seen at the entrance of the S-duct. Also, streamwise flow separation regions were caught through the bends of the diffuser. It is found that lip separation strengthen the effect of the wall separations inside the duct.
Benzer Tezler
- Experimental physical modeling of hydrodynamics of a fixed owc with development of analytical and numerical models
Sabit salınımlı su sütunu dalga enerji dönüştürücü hidrodinamiğinin deneysel analitik ve nümerik olarak modellenmesi
ANIL ÇELİK
Doktora
İngilizce
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKıyı Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜSSELAM ALTUNKAYNAK
- Bir ısıtıcı ve bir termal enerji deposu olarak beton kolonların termal ve mekanik performansının araştırılması
Investigation of thermal and mechanical performance of the concrete columns as a thermal energy storage medi̇um and a heater
EVRİM ÖZRAHAT
Doktora
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN ÜNALAN
- Aeroacoustic investigations for a refrigerator air duct and flow systems
Buzdolabı hava kanalı ve akış sistemlerinin aeroakustik incelemesi
HAZAL BERFİN DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK
- Gözenekli ortamda darbeli hava akışı durumunda ısı geçişinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of heat transfer in pulsating air flow with a porous medium
ALİ MURAT BİNARK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
- Havalandırma kanalı ve yolcu kabini içindeki hava ve termal dağılımın HAD kullanılarak araştırılması
Investigation of air and thermal distrubition in ventilation duct and passanger cabin using CFD
ZEKİ TUĞBERK KARASU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU