A coupled flow and chemical reactor network model for predicting gas turbine combustor performance
Gaz türbini yanma odası performansının tahmini için bir eşlenik akış ve kimyasal reaktör modeli
- Tez No: 619030
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET YOZGATLIGİL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 190
Özet
Bir yanma odasının performansını tahmin edebilmel için bir boyutlu akış ve kimyasal reaktör ağ modeli geliştirilmiş ve bu model 3 boyutlu Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri ve yanma odası deney sonuçları ile doğrulanmıştır. Yanma odasındaki akış dağılım karakterinin elde edlmesi için üç farklı nodal akış çözücü bir kimyasal reaktör ağ modeli ile eşleştirilmiştir. Sadeleşmiş, ayrılmış ve doğrusal olmayan yaklaşımlar kullanılarak nodal denklemler çözülmüş ve bu sayede üç farklı çözücü incelenmiştir. Akış çözücü modelleri yanma odası içerisinde akış, basınç, yoğunluk ve sıcaklık dağılımlarının tespit edilmesini sağlamıştır. Yakınsayan bir çözüm elde edildikten sonra, reaktör ağı elde edilmiş veriyi işleyerek kendi çevriminde kullanmaktadır. Reaktör ağının ürettiği çıktı daha sonra tekrar akış ağına beslenir, ve süreç bu şekilde tamamen yakınsamış bir sonuç elde edilene kadar devam ettirilir. Ağ modeli basınç düşüşü, basınç dağılımı, ortalama sıcaklık dağılımları, kimyasal tür dağılımı ve akış dağılımı ile ilgili bilgi vermektedir. Ağ modeli ile elde edilen ortalaması alınmış sonuçların doğrulanabilmesi için detaylı bir HAD analizi TEI tarafından tasarlanıp üretilmiş yedi sektörlü annular bir yanma odasına uygulanmıştır. Buna ilave olarak, bu yanma odası üzerinde gerçekleştirilmiş temel performans testleri de karşılaştırma amacıyla sunulmuştur. Numerik çalışma iki farklı detaylı kimyasal mekanizma kullanılarak sunulmuştur. Sonuçlar incelendiğinde ön performans kodunun akış dağılımını yüksek bir kesinlikle tahmin edebildiği gösterilmiştir. Basınç dağılımlarının da CFD sonuçları ile uyum gösterdiği ancak modelden modele mertebe olarak bazı farklar ortaya çıktığı gözlenmiştir. İç sıcaklık dağılımlarının trend olarak çıkışa yakın bölgelerde CFD sonuçları ile uyumlu olduğu ancak ana yanma bölgesinde 1 boyutlu kodun daha yüksek sıcaklıklar öngördüğü tespit edilmiştir. Son olarak geliştirilen koda temel tasarım parametreleri ve ısı yanma odası duvar soğutma özelliğinin belirlenebilmesi için ısıl karakteri tespit eden fonksiyonlar eklenmiştir. Bu özellikleri kullanarak yeni bir yanma odası da tasarlanmıştır. Bu yanma odasının performans analizleri de burada sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
A 1D flow and chemical reactor network model was developed to predict the performance of a combustor chamber and the model output was verified by the 3D Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis and experimental measurements of the chamber. To obtain chamber flow split three different nodal flow network solvers were coupled with a chemical reactor network model. Simplified, segregated and direct solutions of the nodal equations were led to these three different flow solvers. Flow models were utilized to predict the flow, pressure, density and temperature distribution inside the chamber domain. After getting a converged solution, the reactor network processed the incoming data inside its inner loop. The output of the reactor network was fed back to the flow network and the solution is iterated until convergence of the whole system. The network model can supply information about pressure drop, pressure distribution, average temperature distribution, species distribution and flow split. For the verification of the results, a detailed CFD analysis was performed on a seven sector annular test combustor of TEI. Basic performance investigation experiments of the combustor were utilized for comparison of the results. The numerical results were presented for two different detailed chemical mechanisms. The results showed that preliminary code predicted an accurate flow distribution. Pressure distribution also showed consistency with the CFD results however level of predictions was found to change from model to model. Inner temperature profiles got the trend changes at the dilution and exit zones, however developed code predicted higher elemental temperatures at the main combustion zones. Finally the code was modified to include design parameters and thermal prediction feature for the liner cooling. A new design was also made by using this capability of the code. The performance of the new design is also presented.
Benzer Tezler
- Borik asitin kristal büyüme kinetiğinin tek kristal hücresinde incelenmesi
Crystal growth kinetics of boric acid in a single crystal cell
TUĞRUL KELEŞ
- Synthesis and characterization of fluorene-type and hydrogenated amorphous carbon thin films in RF and DC glow discharges
Fluoren-tipi ve hidrojenlenmiş amorf karbon ince fimlerinin RF ve DC elektriksel boşalmaları altında sentezlenmesi ve karakterizasyonu
DOĞAN MANSUROĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADRİ SİNAN BİLİKMEN
- 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
- Kömürlerin kendiliğnden yanmasının teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigations of spontonequs combustion of coals
FEHMİ AKGÜN
- CFD simulation of multiphase sulphur removal reactor SAMUM
SAMUM multifaz kükürt temizleme reaktörünün CFD simülasyonu
MERT ERDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL