Geri Dön

Development of an upwind linearized harmonic flow solver for turbomachinery flows

Turbomakı̇na akışları ı̇çı̇n rüzgar yönlü doğrusal harmonı̇k akış çözücüsü gelı̇ştı̇rı̇lmesı̇

  1. Tez No: 757854
  2. Yazar: ARAS SAYGIN
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN, PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Havacılık ve Uzay 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: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 193

Özet

Modern turbo makinelerin birçoğu, özellikle modern uçaklarda kullanılan turbofanlar ve turbojetler, birçok rotor-stator kademeler içerir. Tipik bir modern uçak motorunun rotor-stator sıralarının sayısı, fan-kompresör kısmı için 2 ila 20 ve türbin için 2 ila 7 arasındadır. Rotor-stator sisteminin kararsız HAD analizi, sıraların yüksek nispi hızı nedeniyle genellikle çok küçük zaman adımlarıyla yapılır. Bu HAD analizi, makul yakınsama elde etmek için satırların en az iki tam dönüşü için gerçekleştirilmelidir. Çalışmalar belirli makineler için aylarca sürebilir ve yine de simülasyonlar tasarım koşullarının yalnızca bir kısmını kapsayabilir. Bu çalışma sırasında rotor-stator problemleri için kullanılabilecek bir HAD yazılımı geliştirilmiştir. Çözüm stratejisi iki aşamadan oluşmaktadır. İlk adımda, her sıra için bağımsız kararlı çözümler elde edilir. Bu adımı, bozulma etkilerini frekans alanında çözüldüğü harmonik çözüm takip eder. Rotor-stator akışının kararsız davranışını elde etmek için, frekans alanındaki pertürbasyon etkilerinin çözümü zaman alanına dönüştürülür ve sabit çözüm ile üst üste bindirilir. Bu amaçla yeni bir doğrusallaştırılmış harmonik çözüm yaklaşımı geliştirilmiştir. Formülasyon, Akı Vektörü Aytıştırması metodolojisine dayanmaktadır. Yeni algoritma farklı şartlarda test edilmiştir. Bu çalışma sırasında açık kaynaklı flowPsi HAD kodu kullanılmış ve ve modifiye edilmiştir. Ardından zamandan bağımsiz çözücü ile birleştirilmiş yeni harmonik çözücü eklenmiştir. Bu çözücüde zamana bağlı çözümler, hem zamanda ilerleyen hem de harmonik çözücü tarafından hesaplanmaktadır. Yeni harmonik çözücü kabul edilebilir seviyede zamana bağlı çözümler vermektedir. Ana ilerleme, çözüm hızında elde edilmiştir. Bu alanda, çözücü, zamanda ilerleyen çözümlerden iki ve üç kademe daha hızlı çözümler elde edebilmektedir.

Özet (Çeviri)

Many modern turbomachines, especially turbofans and turbojets used in modern aircraft, contain many rotor-stator stages. The rotor stator rows of a typical modern aircraft engine are between 2 to 20 for fan-compressor part and between 2 to 7 for the turbine. Unsteady CFD analyses of rotor-stator systems are generally performed with minimal time steps due to the high relative speed of the rows. These CFD analyses should be performed for at least two complete rotations of the rows to achieve reasonable convergence. Runs may last for months, yet simulations can only cover a fraction of design conditions. During this study, an advanced CFD code for rotor-stator problems is developed. The solution strategy consists of two stages. In the first step, independent steady solutions for each row are obtained. This step is followed by a harmonic solution, where the perturbation effects are solved in the frequency domain. To achieve the unsteady behavior of the rotor-stator flow, the solution of perturbation effects on the frequency domain is converted to the time domain and consolidated with the steady answer. For this purpose, we have developed a novel Linearized Harmonic solution approach. The formulation is based on Flux Vector Splitting methodology. The new algorithm is tested rigorously. During this study, flowPsi, as an open-source CFD code, has been used and modified. The new harmonic solver is added and coupled with the steady solver. Unsteady solutions are calculated by both time-accurate and harmonic solvers. The solution accuracy of the new harmonic solver is acceptable. The main improvement is gained at the solution speed, where the solutions are obtained two to three orders of magnitude faster than the time-accurate solutions.

Benzer Tezler

  1. Development of an axisymmetric, turbulent and unstructured navier-stokes solver

    Eksenel simetrik, türbülanslı ve yapısal olmayan bir navier-stokes çözücüsü geliştirilmesi

    MUSTAFA AKDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. M. HALUK AKSEL

  2. Development and validation of two-dimensional depth-averaged free surface flow solver

    Serbest yüzeyli akımlarda iki-boyutlu derinlik ortalamalı denklemlerin çözümü için yazılım geliştirilmesi ve doğrulanması

    BURAK YILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. İSMAİL AYDIN

  3. Development of a heat transfer model for waste-water heat recovery system

    Atık su ısı geri kazanım sistemi için ısı transferi modeli geliştirilmesi

    İLAYDA FARAHNAZ YILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Makine MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET AKİF EZAN

  4. Üç boyutlu, yapısal olmayan çözüm ağları üzerinde, sıkıştırılabilir reaktif akışlar için GPU destekli, paralel, hesaplamalı akışkanlar dinamiği çözücüsü geliştirilmesi

    Development of a three dimensional, unstructured, GPUaccelerated, parallel computational fluid dynamics solverfor compressible reacting flows

    BERTAN ÖZKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SITKI USLU

  5. Development of a two-dimensional euler solver for unstructured grids

    Düzensiz çözümağları için iki boyutlu euler çözücüsü geliştirilmesi

    İSMAİL HAKKI SEZAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2001

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. HALUK AKSEL