Afterburner liner low cycle fatigue life computation
Art yakıcı gömleklerinde düşük çevrim yorulma ömür hesaplaması
- Tez No: 855935
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH ÖZEN ÜNVERDİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Askeri uçakların gaz türbinli motorları art yakıcı kullanımında son derece zorlu ısıl ve mekanik koşullar altında çalışırlar. Hızlı ısıl geçişler, yüksek sıcaklıklar ve çevrimsel mekanik yükler gibi zorlu çalışma koşullarına maruz kalan motor sıcak bölümünün kritik bileşeni art yakıcı gömleği düşük çevrimli yorulma (LCF) hasarına mukavim olmalıdır. Yapısal bütünlüğün sağlanması, arıza riskinin en aza indirilmesi ve bakım planlamasının optimize edilmesi için güvenilir LCF ömür tahmini büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, art yakıcı gömleklerinin düşük çevrimli yorulma (LCF) ömrü; deneysel testler, sonlu elemanlar analizi (FEA) ve gerinim tabanlı yorulma ömrü tahmin yöntemleri kullanılarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Çalışmanın odak noktalarından biri, termal korumayı artırmalarına rağmen önemli gerilme yığılmalarına yol açarak yorulma ömrünü olumsuz etkileyen efüzyon soğutma deliklerinin etkisidir. Ayrıca, ısıl bekleme sürelerinin (yüksek sıcaklıklarda uzun süreli çalışmanın) sürünme-yorulma etkileşimi yoluyla hasarı hızlandırıcı etkisi de deneylerle belirlenmiştir. Temsili motor koşulları altında yapılan termo-mekanik FEA simülasyonlarıyla gömlek üzerindeki gerilme-gerinim tepkisi analiz edilmiş, çatlak oluşumuna yatkın kritik bölgeler belirlenmiş ve gerinim esaslı modellerle yorulma ömrü tahmin edilmiştir. Elde edilen sonuçlar hem efüzyonla soğutma deliklerinin geometrik etkilerinin hem de yüksek sıcaklıklarda bekleme süresi gibi operasyonel faktörlerin bileşen ömrünü önemli ölçüde azalttığını göstermektedir. Bu araştırma, art yakıcı gömleklerinin yorulma davranışının değerlendirilmesine yönelik kapsamlı bir çerçeve sunmakta; bu sayede gelişmiş tasarım stratejilerine, daha doğru ömür tahminlerine ve daha güvenli, daha verimli motor işletimine katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Military aircraft gas turbine engines operate under extreme thermal and mechanical conditions during afterburner use. The afterburner liner, a critical component of the engine's hot section exposed to severe operating conditions such as rapid thermal transients, high temperatures, and cyclic mechanical loads, must be resistant to low-cycle fatigue (LCF) damage. Reliable prediction of low-cycle fatigue (LCF) life is crucial for ensuring structural integrity, minimizing the risk of failure, and optimizing maintenance planning. This thesis presents a comprehensive investigation into the low-cycle fatigue (LCF) life estimation of afterburner liners, employing experimental testing, finite element analysis (FEA), and strain-based fatigue prediction methods. Emphasis is placed on the effect of effusion cooling holes, which, while enhancing thermal protection, introduce significant stress concentrations that diminish fatigue-life. Furthermore, the damage-accelerating effect of thermal hold times—prolonged exposure to high temperatures—through creep–fatigue interaction has been experimentally demonstrated. Thermo-mechanical FEA simulations are conducted to capture the stress-strain response of the liner under representative engine conditions. Critical regions prone to crack initiation are identified, and fatigue life is estimated based on strain-based models. The results demonstrate that both the geometric effects of effusion cooling holes and operational factors like hold-time at elevated temperatures significantly reduce component life. This research provides a comprehensive framework for assessing the fatigue behavior of afterburner liners, contributing to improved design strategies, more accurate life prediction, and safer, more efficient engine operation.
Benzer Tezler
- Direnç sinterleme yöntemi ile CO- esaslı stellite 21 süperalaşımın üretilebilirliği
Manufacturing of CO-based stellite 21 superalloy by resistance sintering method
AHMET YİĞİT ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ ERGİN
- Atıkların yönetiminde yanma ve art-yakma mühendisliği; Avantaş ve sorunlar
Combustion and afterburner engineering in waste management: advantages and bottlenecks
MÜFİDE BANAR
Doktora
Türkçe
1998
Kimya MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERAP KARA
- Ardyanmalı turbofan motorların performans parametrelerinin parametrik çevrim analizi ile incelenmesi
Investigation of the performance parameters of turbofan engines with an afterburner by parametric cycle analysis
AYŞE NUR DİŞLİTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Uçak MühendisliğiErciyes ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLGE ALBAYRAK ÇEPER
- Advanced energy and exergy analysis on aircraft jet engines
Havacılık jet motorlarında ileri enerji ve ekserji analizi
SARA FAWAL
Doktora
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ KODAL
- Performance prediction and cycle selection of gas turbine engines
Gaz türbini motorlarının performans tahmini ve çevrim seçimi
EMRE ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET Ş. ÜGER