Performance enhancement of turbocharger centrifugal compressor
Turboşarj santrifüj kompresörünün performans iyileştirmesi
- Tez No: 709053
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NADER JAVANI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Bu tez çalışmasında, turboşarj sisteminin kompresör bölümü incelenmiştir. Tedarikçi tarafından sağlanan turboşarj kompresör performans haritasında verimlerin istenilen seviyelerde olmadığı görülmüştür. Bu nedenle, kompresör haritasının kritik görülen bölgelerinden 3 farklı çalışma noktası (ÇN1- ÇN2- ÇN3) seçilmiştir, seçilen noktalarda aynı koşullarda verimlilikler arttırılmaya çalışılmıştır. Çalışmanın ilk adımını kompresör sistemi geometrilerinin (kompresör çarkı, difüzör ve volüt (salyangoz)) analiz edilmesi oluşturmaktadır. Mevcut kompresörün sayısal analizi bu üç noktada gerçekleştirilmiştir. Analiz ve test verileri arasındaki verimlilik hata oranlarının %1,6 (ÇN1), %0,9 (ÇN2) and %3,1 (ÇN3) olduğu görülmüştür. Bu da CFD modelimizin deney datalarına binaen valide edildiğini göstermektedir. Kompresör geometrisinin sayısal analizlerle doğrulanmasının ardından çalışmanın ikinci kısmında çark üzerinde incelemeye geçilmiştir. Kompresör sistemi performansının arttırılması üzerine yapılan literatür çalışmaları detaylı bir şekilde incelenmiştir. Yapılan literatür araştırması sonucu, kanat çıkışındaki santrifüj kompresör geri süpürme açısı (β2) ve toplam kanat sayısı parametrelerinin performans üzerinde önemli etkilerinin olduğu görülmüştür. Kompresör çark çıkışındaki kanat geri süpürme açısının (β2) ve toplam kanat sayısı kombinasyonunun performansa etkisini irdelemek için toplam 15 farklı tasarım (orijinal tasarım dahil) ve üç farklı nokta çalışma noktası için toplam 45 farklı CFD modeli oluşturulmuştur ve valide edilmiş CFD modeli üzerinde analiz edilmiştir. Toplam kanat sayısı için toplam on iki (altı – altı (ana kanatlar – ayırıcı kanatlar)), toplam on dört (yedi – yedi) ve toplam on altı (sekiz – sekiz) (orijinale kompresör çarkı) incelenmiştir. Ayrıca, 5 farklı kanat çıkış geri süpürme açısı (20°, 22,5°, 25°, 27,5° (kompresör çarkının orijinal açısı), ve 30°) oluşturulmuştur. Bu tez çalışması kapsamında, basınç değişiminin göz ardı edilebilir olduğu seviyelerdeki verimlilik artışı dikkate alınmıştır. Mevcut çark tasarımı dahil olmak üzere tüm tasarımların verimlilik ve basınç değişimleri aynı çalışma noktası için aynı grafikler üzerinde değerlendirilmiştir ve kanat geri süpürme açısı 2,5° azaltılırken, toplam kanat sayısı da 16'dan 14'e düşürülmüştür. Mevcut çark tasarımı ve yeni çark tasarımı ile gerçekleştirilen analizlerin sonuçları kompresör çıkış toplam basıncı ve kompresör izentropik verimi bakımından karşılaştırılmıştır. Birinci çalışma noktasında, çıkış toplam basıncı değişiminin %0,58 olduğu durumda kompresörün izentropik verimliliğinde %0,78'lik bir artış sağlanmıştır. İkinci çalışma noktasında toplam çıkış basıncı değişiminin %0,68 olduğu durumda %1,98'lik verim artışına ulaşılmıştır. Son olarak da üçüncü çalışma noktası incelendiğinde kompresör çıkışı toplam basıncı değişiminin %0,35 olduğu durumda kompresörün izentropik verimliliğinde %2,34'lük bir iyileşme elde edilmiştir. En büyük verim artışı OP2'de ve en büyük basınç değişimi OP3'te görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the compressor part of a turbocharger system is examined. In the turbocharger compressor performance map provided by the supplier, the efficiencies are not at the desired levels. For this reason, it has been tried to increase the efficiency of the operating points selected on the compressor map under the same conditions. The first step of the study is to analyze the compressor side geometries (compressor wheel, diffuser and volute). In order to perform the analysis, three different operating points (OP1-OP2-OP3) are selected from the critical regions of the performance map. The numerical analysis of the existing compressor is performed at these three points. It is seen that the efficiency error rates between the analysis and the experiment data are %1.6 (OP1), %0.9 (OP2) and %3.1 (OP3). This proves that our CFD model is validated based on the experimental data. The second part of the study is started with an examination of the impeller. Literature studies on increasing the performance of the compressor system are examined in detail. As a result of the literature research, it has been seen that the centrifugal compressor backsweep angle at the outlet of the blade (β2) and total blade number of blades (z) design parameters have significant effects on turbocharger compressor performance. A total of 45 different CFD models are defined for a total of 15 different designs (including the original design) at three different operating points and analyzed on the validated CFD model in order the examine the effect of the blade backsweep angle (β2) at compressor wheel outlet and total blade number combination on performance. For the total number of blades, a total of twelve (six – six (main blades– splitter blades)), a total of fourteen (seven – seven) and a total of sixteen (eight – eight) (original compressor wheel) are examined. In addition, 5 different trailing edge backsweep angles (20°, 22.5°, 25°, 27.5° (original angle of compressor wheel), and 30°) are considered. Within the scope of this thesis, efficiency gains at levels where pressure variation is negligible are taken into account. Efficiency and pressure variations of all designs, including the current impeller design, are evaluated on the same graphs for the same operating points, and the blade backsweep angle is reduced 2.5°, while the total number of blades is reduced from 16 to 14. The results of the analyzes performed with the existing impeller design are compared in terms of compressor outlet pressure and compressor isentropic efficiency. At the first operating point, an increase of 0.78% is achieved in the isentropic efficiency of the compressor when the total outlet pressure variation is 0.58%. In the case where the total outlet pressure change at the second operating point was 0.68% an efficiency increase of 1.98% is achieved. Finally, when the third operating point is examined, a 2.34% improvement in the isentropic efficiency of the compressor is obtained when the total pressure change at the compressor outlet is 0.35%. The greatest efficiency increase is seen in OP2 and the greatest pressure change is observed in OP3.
Benzer Tezler
- Motorlarda turboşarz sisteminin geliştirilmesi ve analizi
Analyzing and optimization of the turbocharging system in the engines
EBRAHİM SAFARİAN
Doktora
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR BİLEN
- Performance enhancement of an air-to-air missile autopilot controller via genetic algorithms
Havadan havaya bir füze otopilot denetleyicisinde genetik algoritmalar ile başarım artırımı
FATİH OĞUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiSistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEZA KERESTECİOĞLU
- Performance enhancement of LoRa communication using interleaved chirp spreading lora with Gray coding
Interleaved chırp kullanarak lora iletişiminin performans geliştirilmesi LoRa yaymak ve Gray kodlama
ZAID JAMEEL RADHI KAMOONA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. MUHAMMAD ILYAS
- Performance enhancement of manet against wormhole attacks by using modified ad-hoc on-demand distance vector protocol
Geliştirme manet performansı değiştirilmiş ad-hoc on-demand üzerine mesafe vektör protokolü kullanarak wormhole saldırılara karşı
HUSSEIN ALI H. JAWDAT HUSSEIN JAWDAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUHAMMAD ILYAS
- Performance enhancement of graphene/silicon based near-infrared Schottky photodiodes
Grafen/silikon bazlı yakın-kızılötesi Schottky fotodiyotunun performans geliştirmesi
MEHMET FİDAN
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM ÇELEBİ