Multi-objective optimization of an axial compressor blade
Eksenel kompresör kanatçığının çok amaçlı eniyilemesi
- Tez No: 649837
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Kritik çalışma hızı bölgelerinde kanatçık doğal frekansları ile bir hava aracı motorunun uyarım kademeleri arasındaki kritik çakışmalar, eşzamanlı olarak tınlayıcı titreşimlerin ve yüksek değişken gerilmelerin artmasına sebep olur. Kanatçıklara etkiyen dinamik kuvvetler ya da titreşim kaynaklı değişken gerilmeler yüksek çevrimli yorulma hasarı ile neticelenebilir. Kanatçık çalışma ömrü için kritik çalışma aralığındaki rezonans durumlarından sakınmak önem arz eder. Çalışmanın amaçları, rezonans durumlarından kaçınmak için kanatçığının titreşimsel davranış optimizasyonu yöntemini belirlemektir ve hesaplama süresini düşürmek için sadece kanatçık sonuçlarının yeterli olduğunu göstermek maksadıyla kanatçık-disk ile sadece kanatçık titreşim analizi sonuçlarının farklarını karşılaştırıp parameter korelasyonu adımı elemek maksadıyla parameter korelasyonu sonuçları ile kanatçık gerinme enerjisi yoğunluk bölgeleri arasındaki ilişkiyi değerlendirerek optimizasyon sürecini hızlandırmaktır. Çalışmanın bir diğer amacı ise deneysel titreşim testleri yaparak yapısal bütünlük açısından başlangıç ve eniyi geometrileri doğrulamaktır. Bu tezde, kanatçık ANSYS BladeModeler kullanılarak parametrik hale getirilmiştir. Kanatçık-disk ile sadece kanatçık modellerinin modal analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Rezonans durumlarını tespit etmek için Campbell ve SAFE diyagramları çizilmiştir. Baskın parametereleri bulmak için parametre korelasyonu yapılmıştır. Gerinme enerjisi yoğunluk bölgeleri ile baskın parametrelerin konumları, birbirleri arasındaki paralelliği göstermek için karşılaştırılmıştır. Optimum tasarımı bulmak için çok amaçlı genetik algoritmalar kullanılarak optimizasyon yapılmıştır. Son olarak, eniyilenmiş ve ilk kanatçık geometrileri imal edilmiştir ve geometrilerin sonlu elemanlar analiz ile test sonuçlarını karşılaştırmak için doğal frekanslarını elde etmek üzere deneysel titreşim testleri gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Critical coincidences between natural frequencies of the blade and excitation orders of an aeroengine in critical operating speed zones, give rise to resonant vibrations and high alternating stress concurrently. The dynamic forces or vibrational alternating stresses acting on the blades can result in high cycle fatigue failure. Avoiding resonance conditions is essential for operational life of the blade consequently. The aims of the study are to state methodology of vibrational behaviour optimization of the blade to avoid from resonance conditions and to expedite the process by comparing bladed disk and blade-only model modal analysis results to show the blade-only results are sufficient to reduce computational time and by evaluating a relationship between strain energy density regions of the blade and results of parameter correlation to eliminate parameter correlation step. Another aim of the study is to validate optimum and initial geometries in terms of structural integrity by performing experimental vibration tests. In this thesis, the blade is parameterized by using ANSYS BladeModeler. Modal analysis results of the bladed disk and blade-only models are compared. Campbell and SAFE Diagrams are drawn to detect resonance conditions. Parameter correlation is performed to find dominant parameters. Strain energy density regions and dominant parameter locations are compared to show the parallelism between each other. Optimization using multi-objective genetic algorithms is conducted to find the optimum design. Finally, the optimized and initial blade geometries are manufactured, and experimental vibration tests are performed to obtain natural frequencies of the geometries to compare FEA and test results.
Benzer Tezler
- Optimization of sweep and lean angles of a compressor blade using CFD and artificial neural network
CFD ve yapay sınır ağı kullanarak bır kompresör palinin sapma ve eğik açılarının optımızasyonu
ARMAĞAN KÖKSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUNİR ALİ ELFARRA
- A preliminary design method for axial compressor stages
Eksenel akışlı kompresör kademeleri için bir ön tasarım metodu
METİN MEHEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ BAHADIR OLCAY
- Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials
Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı
FATİH USTA
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA
- Design and optimization of variable stiffness composite structures modeled using Bézier curves
Bézier eğrileriyle modellenen değişken katılıklı kompozit yapıların tasarımı ve optimizasyonu
ONUR COŞKUN
Doktora
İngilizce
2022
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Özel bir piston ve kilit mekanizmasına sahip yüksek başlangıç ivmeli göğüs kompresyon cihazının tasarımı, simülasyonu ve üretimi
Design, simulation, and fabrication of a high initial acceleration automatic chest compression device with a special piston and locking mechanism
AHMET KAĞIZMAN
Doktora
Türkçe
2024
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOLKAN SEZER