The influence of cooling configuration and tip geometry on gas turbine blade tip leakage flow and heat transfer
Soğutma konfigürasyonu ve kanat ucu geometrisinin gaz türbin kanat ucu kaçak akışı ve ısı transferine etkisi
- Tez No: 595678
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HARİKA SENEM KAHVECİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- 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: 100
Özet
Gaz türbini motorlarında, termal verimin ve üretilen gücün artırılması, türbin giriş sıcaklığının artırılmasıyla sağlanabilir. Bu durum yüksek basınç türbin (YBT) kanatlarının aşırı yüksek sıcaklıklara maruz kalmasına sebep olduğu için, sıcaklıkların malzeme limitlerini aşmasını önlemek ve kanat üzerinde etkiyen yüksek termal yükleri azaltmak için soğuttma havasının kullanılması gerekmektedir. Öte yandan, kanat ucu bölgesine verilen soğutma havası, kanat ucu kaçak akışını ve kanat ucu ısı transferini etkilemektedir. Bu çalışma, kanat ucu soğutması için kullanılan soğutma deliklerinin yeri, büyüklüğü ve sayısının çeşitli kombinasyonlarının, ve geometrisi değiştirilen farklı kanat ucu türlerinin, basınç kaybı ve termal performans üzerindeki etkilerini araştırmaktadır. Bu kombinasyonlar, sabit veya döndürülen hesaplama alanlarında hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) kullanılarak incelenmiştir. Araştırmada bilinen General Electric Energy Efficient Engine (GE-E3)'nin ilk kademe yüksek basınç türbin kanat profili kullanılmıştır. Sonuçlar, kavite türü kanat uçlarının hem aerodinamik hem de termal performans açıdan düz kanat uçlarına göre daha üstün olduğunu ve bu kanat türünün en iyi soğutma performansını daha fazla soğutma deliği kanat basınç kenarına daha yakın yerleştirildiğinde verdiğini göstermektedir. Kavite türü kanat uçları için, rotasyon ve kanat ucuna soğutmanın eklenmesinin kanat ucundaki akışı değiştirdiği gözlemlenmiştir. Kavite türü kanat ucundaki ısı transferi kat sayısının soğutuldukça arttığı ve kanat ucu rim yüksekliği artırıldıkça daha yüksek film soğutma verimi elde edildiği bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In gas turbine engines, an increase in the thermal efficiency and power output can be ensured by increasing the turbine inlet temperature. This causes the high-pressure turbine (HPT) blades to be exposed to extremely high temperatures that requires the introduction of cooling flow in order to keep the temperatures within the allowable material limits and to reduce the high thermal loads on the blade. However, cooling flow introduced around the blade tip region affects the blade tip leakage flow and blade tip heat transfer. This work explores the effects of various combinations of location, size, and number of cooling holes used for blade tip cooling and different tip types with varying geometry on pressure loss and thermal performance. These combinations are analyzed either in the stationary or the rotating domain using computational fluid dynamics (CFD). The first-stage high-pressure turbine blade profile of the well-known General Electric Energy Efficient Engine (GE-E3) is used in the research. Findings suggest that squealer tips are superior to flat tips in terms of both aero and thermal performances and they give the best cooling performance when a larger number of cooling holes is located closer to the blade pressure side. For squealer tips, rotation and addition of cooling at the tip are observed to alter the tip gap flow. Heat transfer coefficient on the squealer blade tip is found to increase with the addition of cooling, while higher film-cooling effectiveness is obtained with increasing the rim height.
Benzer Tezler
- Çarpmalı jet ve rib kullanımının kanal yüzeyindeki soğutma performansına etkilerinin araştırılması
Investigating the effect of impinging jet and rib usage on the cooling performance of the channel surface
ORHAN YALÇINKAYA
- Plastik ekstrüderlerinde malzeme akışı
Melt flow in the plastic extruder
TİMUR DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GEDİKTAŞ
- Çeşitli şekillerde düzenlenmiş iki silindir etrafındaki akım alanının incelenmesi
Investigation of the flow araund two circular cylinders in various arrangements
M.NEVZAT ÖZKAN
- Optimum design of helix ground heat exchangers for heat pump applications
Isı pompası uygulamaları için helis tipi toprak ısı değiştiricilerinin optımum tasarımı
BABAK DEHGHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI OSMAN ALTUĞ ŞİŞMAN