Ön-film oluşumlu hava ile parçalamalı atomizere sahip bir model gaz türbini yanma odasında yanmanın büyük burgaç benzeşimi yaklaşımı ile incelenmesi
Investigation of combustion in a model gas tubine burner fueled by pre-filming airblast atomizer using large eddy simulation
- Tez No: 777482
- Danışmanlar: PROF. DR. NURİ YÜCEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 247
Özet
Gaz türbinli motorların yanma odaları oldukça karmaşık fiziksel olguların gerçekleştiği motor bileşenleridir. Bununla birlikte tasarım ihtiyaçları neticesinde kullanılan yakıt besleme ve soğutma yapılarının varlığı, geometrik yapının da karmaşıklaşmasına yol açmıştır. Yanma odası teknolojilerinin geliştirilmesi sırasında hem gerçekçi yanma odaları hem de belirli olguları daha detaylı incelemek amacıyla basitleştirilmiş (model) yanma odaları üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında da modern gaz türbini yanma odalarında sıkça kullanılan ön-film oluşumlu ve havayla parçalamalı bir atomizere sahip, basitleştirilmiş yanma odası üzerinde sayısal çözümler ve kullanılan modellerin deneysel verilerle doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ilk olarak, kullanılan jet yakıtının özellikleri ile uyumlu olacak biçimde çok bileşenli temsili bir jet yakıtı oluşturulmuş ve bu karışımın kimyasal davranışı incelenmiştir. Ardından, çalışmada kullanılacak sayısal ağ ve LES türbülans yaklaşımının uygunluğunu araştırmak için tepkimesiz akış analizleri gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarının, yanma odasına ait PIV ölçümleriyle kıyaslandığında oldukça uyumlu olduğu görülmüştür. Tepkimeli analizlere geçildiğinde ise, ön-film oluşumlu havayla parçalamalı atomizerin davranışını yansıtacak iki farklı yakıt besleme yaklaşımı denenmiştir. Bu yaklaşımlardan ilki, film yüzeyinde yakıt damlacıklarının jet oluşturarak kayması ve yanma odasına girmesi, diğer yöntem ise döndürücü çıkışından belirli bir dağılım ile yanma odasına gönderilmesidir. Analizler sonucunda yakıt damlacık dağılımının hem akış alanı hem de sıcaklıklar üzerinde önemli bir etkisinin olduğu görülmüştür. Deneysel verilerle kıyaslandığında, döndürücü çıkışından besleme yöntemiyle en iyi sonuçların elde edildiği görülmüştür. Tepkimeli akışta tür bir atomizerin oluşturduğu sprey dağılımı ve yanma davranışının doğrulanması ve farklı yakıt enjeksiyonu stratejilerinin etkilerinin incelenmesi bu tez çalışmasının yenilikçi ve özgün yönünü ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, model doğrulama çalışmasının ardından farklı modelleme yaklaşımlarının etkisi de parametrik biçimde araştırılmış ve sayısal yanma analizlerinin sonuçlarına olan etkileri tez çalışmasında sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Gas turbine combustors are the engine components in which complex physical phenomena take place. In addition to that, the combustors have complex geometries due to fuel injection systems and cooling structures designed according to requirements. During combustion technology development studies, both realistic and model combustors simplified for investigating specific phenomena are used. Within the scope of this thesis, numerical model validation studies have been performed for a model gas turbine burner with a pre-filming air-blast atomizer widely-used in modern engines. Firstly, a multi-component surrogate fuel has been developed using real jet fuel properties, and the chemical behavior of this surrogate fuel has been investigated. Then, non-reacting flow analysis has been performed to examine the computational mesh and LES turbulence approach. The analysis results are in good agreement with the burner's PIV measurements. For the reacting analysis, two approaches have been used to mimic the behavior of the pre-filming air-blast atomizer. The first approach is to slip fuel droplets over the pre-filming surface like a jet, and the other approach is to inject fuel droplets directly from the swirler exit with a distribution. The analysis shows that fuel droplet distribution has a significant effect on flow field and temperature. When the results are compared with measurements, the best results have been obtained using the swirler exit injection approach. Validation of spray and combustion modeling in reacting flow and investigation of the effects of different injection strategies show the original contribution of the study. Moreover, the effect of different modeling approaches have been investigated parametrically after the model validation study, and the effects of these parameters on numerical combustion analysis have been discussed in this thesis.
Benzer Tezler
- Ön-film oluşumlu, hava parçalamalı atomizere sahip bir yanma odasının sprey ve yanma karakteristiklerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile incelenmesi
Computational fluid dynamics analysis of spray and combustion characteristics of a combustion chamber with prefilming air-blast atomizer
ENDER ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
EnerjiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SITKI USLU
- CFD simulations of a reverse flow combustion chamber
Ters akışlı yanma odasının hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonları
GÜRKAN SARIKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR TUNÇER
- Investigation of effect on different organic solvent on solid supported lipid bilayer via atomic force microscopy
Farklı organik çözücülerin yüzey destekli lipit katmanlar üzerine etkilerinin atomik kuvvet mikroskobu ile araştırılması
SÜLEYMAN ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER
- Fluid-structure interaction modelling of plug propagation in compliant airways
Esnek havayollarında plak ilerlemesinin akışkan-yapı etkileşimi ile modellemesi
MEHMET YAPAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN MURADOĞLU
- Magnezyum alaşımlarının ergitme prosesinde kullanılan koruyucu gaz atmosferlerinin incelenmesi
Investigation of the protective gas atmospheres used for melting process of magnesium alloys
MELTEM DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN SÖNMEZ
DR. ALİ SERDAR VANLI