Performance characteristics of a cold gas thruster with real gas effects
Gerçek gaz etkileri altındaki soğuk gaz iticisi performans özellikler
- Tez No: 584190
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL, DR. MEHMET ALİ AK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Düşük maliyet, basitlik ve kolay elde edilebilirlik gibi özelliklere sahip olan soğuk gaz itki sistemleri özellikle yörünge kontrol amacıyla uzay uygulamalarında 1960'lardan beri kullanılmaktadırlar. Bu sistemlerde kullanılan iticiler genellikle milisaniye seviyelerinde çalışma sürelerine sahip oldukları için iticilerin süreksiz çalışma koşullarındaki davranışlarının incelenmesi önemlidir. Çalışma sırasında hem tanktaki basıncın düşmesi, hem de uzayda ideal genleşmenin sağlanması adına lülelerin vakum koşuluna açılması nedeniyle, hem itki odasında hem de lülenin çıkış kesitinde düşük sıcaklıklar elde edilir. Bunun soncunda da yakıtın davranışı ideallikten sapabilir. Bu nedenle ön tasarım aşamasında gerçek gaz etkilerinin numerik olarak incelenmesi ve deney verileri ile karşılaştırılması uygun bilgi girdisini sağlayacaktır. Tez çalışmaları kapsamında, iticilerin uzayda çalışma ortamının benzetiminin yapılması için, iticinin işlevsellik deneyleri vakum odasında gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri ideal gaz, Peng-Robinson gaz ve van der Waals gaz modelleri için gerçekleştirilmiş ve sonuçlar deney verileri ile karşılaştırılmıştır. Çözüm ağının oluşturulması için açık kaynak programlardan Salome kullanılmış, HAD analizleri için ise açık kaynak RANS çözücüsü olan SU2 tercih edilmiştir. Analiz sonuçları gerçek gaz modellerinin azami basınç seviyesini yakalamakta ideal gaz modelinden daha iyi olduklarını göstermekle birlikte, tüm gaz modelleri hem ortam sıcaklığında hem de düşük sıcaklıkta gerçekleştirilen testler için sürekli çalışma haline ulaşmak için gereken zaman hesabını oldukça gerçeğe yakın bulmuşlardır. Tüm gaz modelleri aynı zamanda hem zamana bağlı hem de sürekli itki verisini tahmin etmekte yeterlidir.
Özet (Çeviri)
Cold gas propulsion systems are mainly used for attitude control purposes for space applications since 1960s due to their advantages in cost effectiveness, simplicity, availability, etc. It is important to investigate transient behavior of the thruster of these systems since they operate in a very short period of time, in the order of milliseconds. Both depressurization of the tank and expansion of thrusters to the vacuum, in order to obtain optimum performance in space, result into obtaining low temperatures both in thrust chamber and at the exit section of the nozzle. As a result, propellant's behavior may diverge from being ideal. Therefore, investigation of real gas effects numerically and comparison with experimental results may give proper information in preliminary design phase. Throughout this thesis, performance tests are fulfilled in a vacuum chamber in order to simulate space conditions for the thruster. Computational fluid dynamics analyses are carried out for ideal gas, Peng-Robinson gas and van der Waals gas models to compare analyses results with experimental data. Open source mesh generator Salome and open source RANS solver SU2 are used for CFD analyses. Results show while real gas models are more accurate to catch pressure peak at the beginning of the operation, all gas models are good enough to provide time require to reach steady state for the thruster for both nominal and low temperature operating conditions. They are also good at redicting time dependent and steady state thrust.
Benzer Tezler
- Mikrodalga elektrotermal itki sistemi:tasarımı, üretimi ve performans analizi
Design, manufacture and performance analysis of a microwave electrothermal thruster system
MEHMET SERHAN YILDIZ
Doktora
Türkçe
2016
Bilim ve TeknolojiHava Harp Okulu KomutanlığıUzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ÇELİK
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM KOÇ
- Development of novel green monopropellant thrusters
Yenilikçi tek bileşenli itki motorlarının geliştirilmesi
UĞUR KOKAL
Doktora
İngilizce
2025
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL
DOÇ. DR. MUSTAFA ARİF KARABEYOĞLU
- Effect of wellbore conditions on the performance of underground gas-storage reservoirs
Yeraltı gaz depolama rezervuarlarının performansında kuyu koşullarının etkisi
ÖMER İNANÇ TÜREYEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ABDURRAHMAN SATMAN
- Soğuk iklim bölgesindeki eğitim yapılarında havalandırmalı cephe sistemlerinin enerji performansına etkisi: Kastamonu örneği
The impact of ventilated facade systems on the energy performance of educational buildings in cold climate zones: The case of Kastamonu
ASLIHAN KARAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SERKAN YATAĞAN
- Dizel motorlarında soğukta ilk harekete geçişi kolaylaştırmak ve emisyon karakteristiklerini iyileştirmek için faz değiştiren maddelerin kullanılması
Using of phase change materials in diesel engines to facilitate startability and to enhance the exhaust emission characteristics in cold conditions
GALİP KALTAKKIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
EnerjiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET AKİF CEVİZ