Geri Dön

Numerical modeling of charring ablative thermal protection systems under aerodynamic heating

Aerodinamik ısınma altında kömürleşerek aşınan termal koruma malzemelerinin sayısal olarak modellenmesi

  1. Tez No: 717088
  2. Yazar: VOLKAN COŞKUN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. CÜNEYT SERT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. Bariyer boşalmasındaki akım kararsızlıklarının deneysel ve nümerik analizi

    Experimental and numerical analysis of current instabilites in barrier discharge

    FEVZİ HANSU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİnönü Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAFIZ ALİSOY

  2. Hibrit elektrikli araçlarda enerji tüketimi optimizasyonu ve sayısal modelleme

    Energy consumption optimization and numerical modeling in hibrit electric vehicles

    SERKAN AYDIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Makine MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL HAKKI AKÇAY

  3. 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

    Türkçe

    2019

    EnerjiManisa Celal Bayar Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MESUT ABUŞKA

  4. 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

    Türkçe

    2024

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Uludağ Üniversitesi

    Hibrid ve Elektrikli Taşıtlar Anabilim Dalı

    DR. ABDURRAHMAN GÜNDAY

  5. Experimental and numerical investigation of spouted bed solar receivers

    Taşkın yataklı güneş alıcılarının deneysel ve sayısal incelenmesi

    ARİF EREN ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Kimya MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Enerji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT KÖKSAL