Design & analysis and development of turbine system for hybrid rocket applications
Hibrit roket uygulamaları için türbin sistemi tasarımı & analizi ve geliştirilmesi
- Tez No: 752810
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ARİF KARABEYOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hibrit araçlar, Pompa sistemleri, Roketler, Türbin, Hybrid vehicles, Pump systems, Rockets, Turbine
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hibrit roketlerin çoğunluğu, oksitleyicisini yanma odasına transfer edebilmek için yüksek basınçlı bir tanka ihtiyaç duyar. Bu hibrit roketler basınç beslemeli olarak adlandırılır ve bu yöntem oksitleyici tankının basınçlandırılması için en basit yöntem olarak görülür. Bunun yanı sıra, daha kompleks bir sistem olan sıvı beslemeli roketler, oksitleyici tankını basınçlandırabilmek ve besleyebilmek için bir turbo pompa bulundururlar. Turbo pompalar, sisteme daha fazla ağırlık ve mekanik karmaşıklık getirmelerine rağmen; oksitleyici ve yüksek basınç tankındaki ağırlık azalması, roket performansını arttırmaktadır. Bunun yanı sıra, turbo pompalar oksitleyiciyi sabit kütlesel debi ve basınçta transfer edebilmektedir. Bu da turbo pompaların bir diğer avantajı olup, basınç beslemeli hibrit roketlerde görülen ve performans eksikliğine sebep olan“blowdown”etkisini ortadan kaldırmaktadır. Bu tez kapsamında, turbo pompa sisteminin türbin parçası tasarlanmıştır. Farklı boyutlarda tasarlanan türbin parçaları, hesaplamalı akışkanlar dinamiği uygulamalarında incelenmiştir. Ayrıca bu tezde, hibrit roket motor hesaplamaları ve bu hesaplamalarda kullanılan denklemler gösterilmiştir. Tasarlanan sistemler, su ve sıvı oksijen ile test edilmiştir. Test sonuçları; hibrit roketlerde turbo pompa kullanmanın ek ağırlıklar getirmesine rağmen, diğer parçalardaki hafiflemenin etkisiyle sistemin performansına olumlu yönde etki edeceğini açıkça göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Most hybrid rocket applications utilize high-pressure tanks to transfer their oxidizer into the combustion chamber. These applications are called pressure–fed and are considered the most straightforward technique for pressurizing oxidizer tanks. On the other hand, more complex systems such as liquid rocket engines employ a turbopump assembly to increase the pressure of the oxidizer and feed the combustion chamber of the launch vehicle. Although turbopump assembly adds more weight to the launch vehicle and brings mechanical complexity, the reduction in high pressure and oxidizer tanks' masses increases the launch vehicle's performance. Moreover, turbopumps deliver oxidizer at a constant mass flow rate and pressure. It is another advantage of using turbopumps in hybrid rockets since pressure-fed rockets suffer from“blowdown”phenomenon between high pressure and oxidizer tank. Within the scope of this thesis, a turbine for turbopump assembly is designed. Designed turbine systems for different scales are analysed in CFD software for further improvement. Additionally, hybrid rocket fundamentals and motor design parameters are introduced. Finally, the developed system is tested with water and liquid oxygen to validate meridional and CFD analysis. Performance analysis and obtained results clearly show that the usage of turbopumps in a hybrid rocket system improves the overall performance of hybrid rocket launch vehicles even though additional weights are added to the launch system.
Benzer Tezler
- Development of electric-driven cryogenic pump for upper stage hybrid rockets
Yüksek kademe karma roketler için elektrik tahrikli kriyojenik pompa geliştirmesi
KAAN GEGEOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ARİF KARABEYOĞLU
- Design of hybrid solar wind system for sustainable energy storage: A case study Rutba city
Sürdürülebilir enerji depolaması için hibrit güneş rüzgar sisteminin tasarımı: Rutba şehiri örnek çalışması
AHMED BASEM MOHAMMD ALDULAEMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK YAVUZ
- Harp gemilerinin kavramsal tasarım aşamasında sevk ve elektrik güç sistemi seçimine yönelik bulanık hiyerarşi süreci ve yapay sinir ağları ile bütünleşik karar modeli geliştirilmesi
Development of integrated decision model utilizing fuzzy hierarchy process and artificial neural networks for propulsion and electrical power system selection at the conceptual design phase of warships
SELÇUK CİN
Doktora
Türkçe
2024
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR BUĞRA ÇELEBİ
- A framework for composite wind turbine blades: From material development to structural optimisation and ml-enhanced damage detection
Rüzgar türbinleri için hibrit kompozit temelli kanat malzemesi geliştirilmesi, yapısal optimizasyonu ve makine öğrenmesi ile hasar tespiti ve yapısal analiz entegrasyonu
KEMAL HASIRCI
Doktora
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALAEDDİN BURAK İREZ
- Türkiye için optimum açık deniz üzeri kombine rüzgar ve mavi enerji santrali geliştirilmesi
Development of an optimal offshore combined wind and blue energy plant for Türkiye
ABDULLAH KÜRŞAT DEMİR
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ELMAR BALAS