Development of aero-thermodynamic cycle design code for turboshaft engines and investigation of fouling effects on performance
Turboşaft motorlar için çevrim kodu tasarlanması ve kirlenmenin performans üzerindeki etkilerinin incelenmesi
- Tez No: 757863
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR BAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, 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: 127
Özet
Bu tezde, MATLAB programı kullanılarak turboşaft motor performans analiz kodu geliştirilmiştir. Ayrıca, kısıtlı bir veri setini kullanarak kompresör performans haritası üretimiyle birlikte kompresör bölümünde oluşacak kirlenmenin motor bütünündeki performans etkisi incelenmiştir. Bir gaz türbinli motor tasarlamanın ilk adımının aero-termodinamik çevrimin seçimi olduğu görülmüş ve bu doğrultuda parametrik tasarım da yapabilen bir tasarım noktası analiz modülü tasarlanmıştır. Tasarlanan bu modülün kullanımı sayesinde motorun kabiliyetleri ve limitleri belirlenmiştir. Bir sonraki aşama olan tasarım dışı noktalarda motorun denge durumu performansının incelenmesi için yeni bir modül tasarlanmış ve kompresör ile gaz türbinini bağlayan şaftın farklı hızları için analizler yapılarak motorun çalışma zarfındaki davranışı analiz edilmiştir. Bu analizler sırasında kompresör ve türbünlerin performans haritaları ölçeklendirilerek kullanılmıştır. Bu analizlerin tamamlanmasının ardından dinamik davranış analiz çalışmaları başlatılmıştır. Bu analizler sırasında motorun zamana bağlı davranışı incelenip, motor bileşenlerinin eylemsizlik momentleri de dikkate alınmıştır. Buraya kadar bahsedilen denge ve dinamik durum analizleri GasTurb 14 yazılımı kullanılarak doğrulanmıştır. Elde edilen çıktılar aynı zamanda literatürde yer alan General Electric T700 bilgileriyle de karşılaştırılıp doğrulanmıştır. Tüm bunlara ek olarak, literatürde sıkça görülen kompresör performans haritasının eksikliği nedeniyle bir kompresör haritası oluşturma tekniği olan kademe istifleme yöntemi koda eklenmiştir. Kademe istifleme yönteminde, kompresör kademelerinin genelleştirilmiş özellikleri dikkate alınarak kompresör performans haritası oluşturulmuştur. Kademe istifleme yönteminin kullanılması amacıyla General Electric LM2500-30 motoru ele alınmıştır. Bu metod sayesinde oluşturulan kompresör haritasına, MacIsaac tarafından önerilen modelin birtakım modifikasyonlar ile uygulanması ardından kirlenme etkisinde ortaya çıkacak harita belirlenmiştir. Kirli ve temiz haritalar elde edildikten sonra ise kompresör bileşenindeki kirlenmenin motorun tamamında oluşturacağı denge durumu ve dinamik etkisi analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a turboshaft engine performance analysis code is developed on MATLAB. Furthermore, compressor map generation from limited data and deterioration effects on the engine performance are investigated. It is considered that the first step of designing a gas turbine is the selection of the aero-thermodynamic cycle. For this purpose, design point analysis with the parametric design capability is conducted and engine limits are determined. Subsequently, off-design analyses are initiated. During the off-design analyses, component performance maps are scaled according to the design point analysis results. Construction of the performance maps is followed by determining the matching points of the components with varying operating conditions. Then, the engine performance during transitions is examined using the polar moments of inertia of the components and fuel flow outputs of the off-design analyses. Steady-state and transient performance analyses mentioned up to this point is verified by GasTurb 14. For the validation of the code, the General Electric T700 engine is chosen. The developed code is then combined with the compressor performance map generation method called stage-stacking. The General Electric LM2500-30 engine is used for the stage stacking algorithm due to access to its running line and flow field geometry data. Lastly, stage fouling effects on the performance parameters are evaluated for the compressor section. For this purpose, a modified version of the method suggested by MacIsaac is used. Once the clean and fouled maps of the compressor are obtained, steady-state and transient performance analyses are performed to assess the effect of compressor fouling on overall engine performance.
Benzer Tezler
- Aerothermodynamic modeling and simulation of gas turbines for transient operating conditions
Geçiş koşulları altında çalışan gaz türbin motorlarının aerotermodinamik modellemesi ve simülasyonu
GÜLRU KOÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. İLKAY YAVRUCUK
YRD. DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Heterojen içyapıya sahip seramik kesici uçların geliştirilmesi
Development of ceramic cutting tools with heterogeneous microstructures
UFUK AKKAŞOĞLU
Doktora
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERHAT KARA
PROF. DR. SERVET TURAN
- Yakıt enjeksiyonundaki düzensizliklerin yanma odası çıkış sıcaklık profili üzerindeki etkilerinin büyük burgaç benzetimi ile incelenmesi
Investigation of the non-uniform fuel distribution effect on a full annular rql combustion chamber outlet temperature profile using large eddy simulation
OZAN CAN KOCAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SITKI USLU
- Rüzgâr türbini kanatlarındaki buzlanmanın türbin yüklerine etkisinin incelenmesi
Wind turbine load analysis of blade icing condition
CEM ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEYNEP PARLAR