Eksenel türbin kanatları arasındaki aerodinamik kayıpların azaltılması yöntemlerinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical analysis of methods for aerodynamic loss reduction in axial turbine blades
- Tez No: 539973
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 251
Özet
Eksenel gas türbin kanatları arasında ikincil akışlar olarak tanımlanan ve aerodinamik kayıplara neden olan akış yapılarının azaltılarak verimin artırılmasına yönelik iki yöntemin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu yöntemler kanatlar arası bölgeye bariyer ilave edilmesi ve kasa geometrisinin yivleme (slot) ile değiştirilmesi yöntemleridir. Bu doğrultuda öncelikle gerçek uygulaması olan kanat ile bariyersiz ve yivsiz çözüm geometrisi oluşturulmuş ardından sırasıyla 2, 3, 5, 7, 10x1,7 mm (yükseklik x genişlik) olacak şekilde beş farklı geometrideki bariyer, kanatlar arası bölge geometrisine ve çözüm hacmine dahil edilmiştir. Bariyerli durumların incelenmesinin ardından 3,0x1,7 mm ve 1,5x5,2 mm (derinlik x genişlik) şeklinde iki farklı kasa yiv geometrisi sırayla çözüm hacmine dahil edilerek bariyerlerle birlikte oluşturduğu akış alanı ve kayıp durumu incelenmiştir. Kayıpların değerlendirilmesinde kanatlar arası bölge giriş ve çıkış toplam basınçlarında görülen farklar ve bu farkların toplam basınç kayıp katsayısına dönüştürülmesi yöntemi uygulanmıştır. Bariyersiz rotor halinde 1.3746 olarak elde edilen kayıp katsayısı miktarı, küçük ölçülü bariyerden başlamak üzere sırasıyla 1.3636, 1.3591, 1.3662, 1.3566, 1.3680 olarak elde edilmiştir. Bariyerler mutlak olarak bariyersiz akış alanına göre kayıplarda azalma sağlamışlardır. 3,0x1,7 mm'lik dar yiv geometrisiyle birlikte bariyerlerin kullanımı sonucunda ise sırasıyla; 1,3415, 1,3416, 1,3590, 1,3608, 1,3655 değerleri elde edilmiştir. 5,2x1,7 mm'lik geniş yiv kasa geometrisinin bariyerlerle birlikte kullanılmasıyla ise sırasıyla 1,3344, 1,3395, 1,3447, 1,3432 ve 1,3527 değerlerine ulaşılmıştır. Bariyer ve yivlerin birleştirilerek uygulanmasında kayıplarda azalma sağlandığı görülmüştür. En fazla kazanç 2,0x1,7mm'lik bariyer ve 5,2x1,7 mm'lik geniş yiv kasa geometrisinin birlikte uygulanmasıyla elde edilmiş ve % 3'lük bir iyileşme sağlandığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The objective of this study is to reduce secondary flows causing aerodynamic losses in axial gas turbine blades and to investigate two different methods numerically for reducing losses. These methods are adding fences and slots of different geometries on turbine hub and in turbine case. To this end, solution geometry is formed by using a real blade shape. After that five fences with 2, 3, 5, 7 and 10x1,7 mm (height x wide) size are implemented to solution geometry in turn. After implementing of fences, it is added 3,0x1,7 mm and 1,5x5,2 mm (deepness x wide) casing slots together with each fences and it is analyzed as a combined losses structure. For passage and tip of blades, flows and corresponding vortex structures and pressure distributions are obtained. Evaluating of losses, it is used total pressure loss coefficient at outlet crosssection of passage. In conclusion, the total pressure loss coefficient for baseline case is obtained 1,3746. Other results are obtained as 1,3636, 1,3591, 1,3662, 1,3566, 1,3680 with fences from smaller to large size. Each size of fence provides a loss reduction to some certain extent. Adding 3,0x1,7 mm slot to case geometry with fences, it is obtained 1,3415, 1,3416, 1,3590, 1,3608, 1,3655 of total pressure loss coefficients respectively. And in the case of 5,2x1,7 mm slot, the coefficients are 1,3344, 1,3395, 1,3447, 1,3432, 1,3527. Losses are reduced by fences and both methods applied together. The most reduction is obtained 2,0x1,7mm fence and 5,2x1,7 mm slot. This means 3 % improvement in loss.
Benzer Tezler
- Sesüstü kompresör çarkı tasarımı
Design of supersonic compressor impeller
BAHUZ CAN OSSO
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN AYDER
- Numerical aeroacoustics investigation of the effect of axial gap length between the rotor and stator of a transonic compressor stage
Transonik kompresörlerdeki rotor ve stator arası eksenel boşluk mesafesinin akustik etkisinin incelemesi
BORA YAZGAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN AYDER
- Turbojet motoru kompresör çarkının yapısal analizi
Structural analysis of turbojet engine compressor wheel
TALHA ENSAR BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Gaz türbini kanat ucu geometrisinin aerodinamik ve ısıl optimizasyonu
Aerothermal optimization of axial gas turbine blade tip geometry
HIDIR MARAL
Doktora
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Analytical based modeling of damage induced by electromagnetic pressure impact of lightning on aerodynamic surfaces: Aircraft wing and wind turbine blade
Uçak kanadı ve rüzgar türbini pali aerodinamik yüzeylerinde yıldırımın elektromanyetik basınç etkisinden kaynaklanan hasarın analitik tabanlı modellemesi
AYSUN SOYSAL
Doktora
İngilizce
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMatematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL
PROF. DR. EROL UZAL