Modeling and analysis of turbine blade's creep using computational fluid dynamics
Hesaplamalı akışkan dinamikleri kullanılarak türbin kanatının sürünmesinin modellenmesi ve analizi
- Tez No: 830690
- Danışmanlar: Assist. Prof. Dr. YASER ALAIWI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Kaynaklarımız endişe verici bir oranda azalırken, küresel nüfus istikrarlı bir şekilde artıyor. Dünyanın enerji taleplerini karşılayabilmek için optimum verimliliğe sahip bir cihaza geçiş yapmamız zorunludur. Türbin bu açıdan çok uygun bir seçenektir; gaz türbinleri bu tür makinelerin başlıca örneğini oluşturur. Sürünme, mekanik yükleme ve yüksek sıcaklıklar altında meydana gelen kademeli ve zamana bağlı elastik olmayan deformasyonla karakterize edilen bir olgudur. Sürünme olgusuna sıklıkla dislokasyon hareketi, mikroyapı yaşlanması ve tane sınırlarında kavitasyon gibi çeşitli mikroyapısal yeniden düzenlemeler eşlik eder. Son yıllarda, yüksek sıcaklıklara maruz kalan yapılarda sünme davranışının anlaşılmasını geliştirmek için çok sayıda sayısal ve deneysel çalışma yapılmıştır. Göz önünde bulundurulan üç ana konu; sürünme kurucu ilişkisi, sürünme hasarı evrim denklemi ve sürünme ömrünü tahmin etme yöntemidir. Önceki araştırmalar, film soğutma, kaplama ve kanat eğriliği dahil olmak üzere çeşitli yöntemlerle gaz türbinlerinin verimliliğini ve kalitesini artırmaya odaklanmıştı. Bu teknikler, türbin kanatlarını türbin içindeki 1400°C'ye varan aşırı sıcaklıklardan korumayı ve böylece ömrünü uzatmayı amaçlamaktadır. Ancak bu yöntemlerin motorun verimliliği üzerindeki etkisi önceki araştırmalarda öncelikli olarak ele alınmamıştır. Bu çalışmanın amacı gaz türbinlerinin verimliliğini arttırmaktır. Türbin kanadının etkinliği, kaplama sonrasında türbine uygulanan sıcaklığa göre değerlendirilebilir. Mevcut çalışma, kanat yapısı üzerinde hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizi yapmak için tanımlanmış sıcaklık ve basınç değerlerini kullanan bir simülasyonu içermektedir. Bıçağın meshlenmesi ANSYS yazılımı kullanılarak gerçekleştirilecek ve sonlu elemanlar yöntemi (FEM) hesaplamaları yapılacaktır. Değişen kanat sayılarına sahip gaz türbinindeki sıcaklık ve CFD analizine ilişkin bu hesaplamalardan elde edilen sonuçlar, optimum verim noktasının belirlenmesi için karşılaştırılacaktır.
Özet (Çeviri)
The global population is on a steady rise, while our resources are dwindling at an alarming rate. In order to cater to the world's energy demands, it is imperative that we transition to a device that boasts optimal efficiency. The turbine is a well-suited option in this regard, with gas turbines serving as a prime example of such machinery. Creep is a phenomenon characterized by the gradual and time-dependent inelastic deformation that occurs under mechanical loading and elevated temperatures. The phenomenon of creep is often accompanied by various microstructural rearrangements, such as dislocation motion, microstructure aging, and cavitation at grain boundaries. In recent decades, numerous numerical and experimental studies have been conducted to enhance the understanding of creep behavior in structures subjected to elevated temperatures. The three primary subjects under consideration are the creep constitutive relationship, the creep damage evolution equation, and the method for predicting creep life. Previous research has focused on enhancing the efficacy and quality of gas turbines through various methods, including film cooling, coating, and blade curvature. These techniques aim to safeguard the turbine blades from the extreme temperatures of up to 1400°C within the turbine, thereby prolonging their lifespan. However, the impact of these methods on the engine's efficiency has not been a primary consideration in prior research. The objective of this study is to improve the efficiency of gas turbines. The efficacy of the turbine blade can be evaluated based on the temperature applied to the turbine after coating. The present study involves a simulation that utilizes defined values of temperature and pressure to conduct a computational fluid dynamics (CFD) analysis on blade construction. The meshing of the blade will be performed using ANSYS software, and finite element method (FEM) calculations will be conducted. The results obtained from these calculations, pertaining to the temperature and CFD analysis within the gas turbine of varying numbers of blades, will be compared to determine the optimal efficiency point.
Benzer Tezler
- Creep damage analysis and life prediction of a superalloy turbine blade
Bir süperalaşım türbin kanatçığının sürünme hasar analizi ve ömür tahmini
TÜMAY İNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN
- Gaz türbinli motorlarda döner disk ön tasarımında optimum boyutlandırma aracının geliştirilmesi
Development of sizing tool for rotating disc in gas turbine engine pre-design optimization
FİLİZ SENA SAVRUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin aerodinamik kapsamı ve güç belirlenmesi analizlerinde potansiyel akım yöntemleri
Aerodynamic aspects of wind energy conversion systems and potential flow methods in performance prediction analysis
ALİ ALPER AKYÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. ADİL YÜKSELEN
- Rüzgar türbini kanadının aeroelastik davranışının incelenmesi
Investigation of aeroelastic behavior of wind turbine blade
SEDAT MANTICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiErciyes ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR GENÇ
- NiCoCrAlY+YSZ ile kaplanmış kanatçıklı diskin dinamik sonluelemanlar analizi ve toplu parametreli sistem ilemodellenmesi
Dynamic fem analysis and modeling of NiCoCrAlY+YSZ coated blisk with lumped parameter system
MUSTAFA YİĞİT OTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAHİT MERMERTAŞ