Numerical analysis of the effect of secondary flows in an axial compressor rotor for stability improvement by using casing treatment
Bir eksenel kompresör rotorundaki ikincil akışların stabilitenin arttırılması amacı ile gövde oluk işlemi kullanılarak nümerik analizi
- Tez No: 836921
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET PINARBAŞI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Bu çalışmada NASA tarafından transonik eksenel kompresör rotor test örneği olarak tasarlanan Rotor 37 için sayısal çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Kanat ucu ile pasajlar arasında meydana gelen akışlar üç boyutlu ve karmaşık bir akış yapısına sahiptir ve bu karmaşık akış Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği kullanılarak analiz edilmiştir. Bu çalışmada öncelikle NASA'nın Rotor 37 için yayınladığı sınır koşulları modele uygulanarak akışkan alanı oluşturulmuş, daha sonra oluşturulan bu modelin NASA tarafından yayınlanan deney sonuçları ile uyumluluğu test edilmiştir. Bu test sürecinde beş farklı mesh yapısı incelenmiş ve en uyumlu mesh yapısı seçilmiştir. Analizler sırasında SST k-ω türbülans modeli kullanılmıştır. NASA tarafından yayınlanan test sonuçları ile Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile yapılan sonuçlar karşılaştırılmış ve sonuçların NASA test sonuçları ile iyi uyum içinde olduğu görülmüştür. Akışkan alanı analiz edilerek, Rotor 37'nin çalışma aralığı ve farklı kütle akış değerlerindeki verimlilik noktaları belirlenmiştir. Daha sonra, bu çalışmada test vakası olarak ele alınan düz gövde durmaya yakın kütle akış değerindeki Mach sayısı kontur dağılımları, hız konturları, kanatlar arasındaki entropi farkları ve kanadın emme ve basınç kenarlarındaki basınç dağılımları incelenmiştir. Bu analizlerin ardından düz gövdeye uygulanan toplam 3 farklı oluk geometrisi (yarı dairesel, dikdörtgen ve üçgen geometrileri) analiz edilerek neredeyse durma durumuna yakın Mach sayısı dağılımı, oluk içerisindeki hız dağılım, en iyi verim durumundaki entropi dağılımı ve kanat basınç yükleme grafiği oluşturulmuş ve sonuçlar düz durum ile karşılaştırılmıştır. Tüm durumların analizi sonucunda stall marjı iyileştirme ve tepe adyabatik verim grafikleri oluşturulmuştur. Ayrıca toplam basınç oranı-normalize kütlesel debi ve adyabatik verim-normalize kütlesel debi grafikleri oluşturularak sonuçlar analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The numerical studies for the transonic axial compressor rotor 37, designed by NASA as a test case, were carried out in this study. The flows occurring between the blade tip and the passages have a three-dimensional and complex flow structure, and this complex flow was analyzed using Computational Fluid Dynamics.In this study, the boundary conditions published by NASA for Rotor 37 were first applied to the model and the fluid domain was created, and then the compatibility of this fluid domain with the original case was tested. In this testing process, five different mesh structures were examined and the most compatible mesh structure was selected. During the analysis, SST k-ω turbulence model was employed. The studies for the goal of comparison with the NASA test case results were carried out and it was found that our results agree well with the NASA test results. By analyzing the fluid domain, the near mass flow and peak efficiency points of Rotor 37 were determined. Then, the near-stall and near- design Mach number contour distributions of the smooth case, which is the considered as the test case in this study, the velocity contours, the entropy differences between the blades, and the pressure distributions at the suction and pressure surfaces of the blade were examined. After these analyses, a total of 3 different groove geometries (semi- circular, rectangular and triangular) applied to the smooth case were analyzed and Mach number distribution at near stall condition, velocity streamlines in the groove, entropy distribution at near peak efficiency, blade loading chart were performed and the results were compared with the smooth case. As a result of the analysis of all cases, stall margin improvement and peak adiabatic efficiency charts were created. In addition, total pressure ratio-normalized mass flow and adiabatic efficiency- normalized mass flow graphs were created.
Benzer Tezler
- Lineer dizilmiş türbomakina kanatları arasındaki ikincil akışların sabit referans düzleminde sayısal olarak incelenmesi
Computational analysis of secondary flows in linear turbomachinery cascade with stationary reference frame model
SELÇUK ATAŞ
Doktora
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Mikrokanallı ısı transfer cihazlarının nanoakışkan kullanılarak sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of microchannels heat transfer devices by using nanofluids
MEHMET YANARDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ TURGUT
- Eksenel gaz türbini kanat ucu geometrisinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile aerotermal tasarımı
Aerothermal design of axial gas turbine blade tip using computational fluid dynamics
CEM BERK ŞENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Parametrik oluk yapısının eksenel gaz türbinlerindeki aerodinamik performansa etkisinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile incelenmesi
Investigation of the effect of the parametric casing grooves on aerodynamic performance in axial gas turbines by using computational fluid dynamics
ANIL BERK ATALAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Kanal içinde yoğuşmanın sayısal modellenmesi
Numerical modelling of condensation in channel flow
MUTLU İPEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU