Numerical modeling of charring ablative thermal protection systems under aerodynamic heating
Aerodinamik ısınma altında kömürleşerek aşınan termal koruma malzemelerinin sayısal olarak modellenmesi
- Tez No: 717088
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CÜNEYT SERT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 185
Özet
Bu tez kapsamında; aerodinamik ısınmaya maruz kalan kömürleşerek aşınan yalıtım malzemelerinin detaylı olarak modellenmesi ele alınmıştır. Kömürleşerek aşınan yalıtım malzemelerinin ısıl yük altındaki davranışını, farklı varsayımlar altında tahmin etmeye izin veren bir sayısal hesaplama aracı geliştirilmiştir. Geliştirilen hesaplama aracı, farklı detay seviyelerinde analizler yapılmasına izin vermektedir ve bir kimyasal kinetik hesaplama kütüphanesi ile birlikte çalışmaktadır. Kömürleşerek aşınma olgusu detaylı olarak anlatılmış ve temel korunum denklemleri verilmiştir. Gözenekli katı matris yapısı ve içerisindeki gaz bileşimi arasında oluşabilecek ısıl dengesizlik, çift sıcaklık yöntemi ile modellenmiştir. Reaktif gaz bileşiminin gözenekli katı matris içerisindeki haraketi reaktör ağ sistemi oluşturularak çözülmüştür. Bu yöntem sayesinde, farklı içeriklere sahip gaz bileşimleri farklı reaksiyon mekanzimaları ile kolayca modellenebilmektedir. Ayrıca, bu yöntem gelecekte yapılması muhtemel detay modelleme çalışmalarına da olanak vermektedir. Doğrulama çalışmaları ile geliştirilen hesaplama aracının güvenilirliği gösterilmiştir. Kimyasal ve termal dengesizlik varsayımlarının sonuçları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ek olarak, gözenekli yapı parametrelerinin (gözeneklilik ve geçirimlilik) de sonuçlar üzerindeki etkileri incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, comprehensive modeling of charring ablative materials subjected to aerodynamic heating is considered. The aim of this work is to develop a material response solver that allows predicting the response of charring ablative materials which are used as thermal protection systems in aerospace applications under different complexity levels. Detailed description of the governing equations and the novel method employed to solve them are given. The developed solver provides a versatile environment for engineering analyses and incorporates a third-party library for the evaluation of thermodynamic and transport properties of the pyrolysis gas mixture and chemical kinetics, if necessary. The two-equation model is used to model the thermal non-equilibrium between the solid and the gas phases, and the reactor network approach is adopted for modeling pyrolysis gas flow inside the porous ablative material. Usage of reactor network approach provides many advantages. Simulations with different gas compositions and reaction mechanisms can be carried out easily. In addition, it allows increasing the fidelity of the code such as future implementation of heterogeneous reactions to describe the pyrolysis decomposition. Correctness and the accuracy of the numerical implementation is ensured by conducting various verification and validation studies. Effects of chemical and thermal non-equilibrium and influence of pore structure parameters, i.e. porosity and permeability, on the response of charring ablative materials are explored.
Benzer Tezler
- Bariyer boşalmasındaki akım kararsızlıklarının deneysel ve nümerik analizi
Experimental and numerical analysis of current instabilites in barrier discharge
FEVZİ HANSU
Doktora
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAFIZ ALİSOY
- Hibrit elektrikli araçlarda enerji tüketimi optimizasyonu ve sayısal modelleme
Energy consumption optimization and numerical modeling in hibrit electric vehicles
SERKAN AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI AKÇAY
- Güneş enerjili hava kollektöründe gizli ve duyulur ısı enerjisi depolamanın deneysel incelenmesi
Experimental investigation of thermal energy storage with latent and sensible heat in solar air collector
ARİF KAYAPUNAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MESUT ABUŞKA
- Elektrikli taşıtlarda FBG algılayıcılar kullanılarak Li-Ion batarya sıcaklığının modellenmesi ve simülasyonu
Modeling and simulation of Li-Ion battery temperature using FBG sensors in electric vehicles
AYŞEGÜL AVCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiHibrid ve Elektrikli Taşıtlar Anabilim Dalı
DR. ABDURRAHMAN GÜNDAY
- Experimental and numerical investigation of spouted bed solar receivers
Taşkın yataklı güneş alıcılarının deneysel ve sayısal incelenmesi
ARİF EREN ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiEnerji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KÖKSAL