Development of an upwind linearized harmonic flow solver for turbomachinery flows
Turbomakı̇na akışları ı̇çı̇n rüzgar yönlü doğrusal harmonı̇k akış çözücüsü gelı̇ştı̇rı̇lmesı̇
- Tez No: 757854
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN, PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay 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: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- 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
- 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
2010
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. M. HALUK AKSEL
- 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
2003
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. İSMAİL AYDIN
- 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
2020
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET AKİF EZAN
- 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
2018
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SITKI USLU
- Development of a two-dimensional euler solver for unstructured grids
Düzensiz çözümağları için iki boyutlu euler çözücüsü geliştirilmesi
İSMAİL HAKKI SEZAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. HALUK AKSEL