Stability boundary investigation via the harmonic balance method on a transonic axial compressor
Bir transonik eksenel kompresörde stabilite sınırının harmonik denge metoduyla incelenmesi
- Tez No: 868735
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UTKU ŞENTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 143
Özet
NASA Stage 37 kompresörü stabilite sınırı yakınında incelenmiştir. Çalışmada, ikincil akışlara odaklanılmıştır. Günümüz mühendislik uygulamalarının bel kemiği olan daimi akış ve mixing-plane arayüzü (DMP) ve daimi olmayan bütün annulus (DOBA) yaklaşımlarının arasında kalan Harmonik Denge Metodu (HDM) ve stabilite sınırı yakınındaki etkinliği incelenmiştir. DMP'de gözardı edilen rotor-stator (R-S) etkileşimleri, DOBA ve HDM'de ihmal edilmemektedir. R-S etkileşimlerinin ikincil akışlar ve stabilite üzerindeki etkileri, ve HBM'nin DOBA'ya göre hesaplama maliyeti avantajı tezin motivasyonlarını oluşturmaktadır. Öncelikli olarak kompresörün %70 span konumundaki bir akım tüpü incelenmiştir. Arayüz entropi profilleri tepe değerleri incelendiğinde, üç harmonikle %10 seviyelerinde sapma gerçekleşirken beş harmonikle bu değer %3'e inmektedir. Tepe değerleri arasında oluşan fiziksel olmayan salınımlar da artan harmonik sayısıyla genliklerini kaybetmektedirler. Ana bölümde ise kompresörün stabilite sınırı yakınında DMP ile ağdan bağımsızlık ve validasyon çalışmaları yapılmıştır. Validasyonda verim farkı +0.2 puan olarak bulunmuştur. Hesaplamalarda atmosferik sınır koşulu yaklaşımı kullanılmıştır. Hem tasarım hızında, Nc,rel=1.00, hem de kısmi hızda, Nc,rel=0.60, incelemeler yapılmıştır. HDM'nin etkinliği DMP ve DOBA ile karşılaştırılarak irdelenmiştir. HDM'nin tasarım hızında uygulanabilir olduğu görülürken, kısmi hızda ise limitasyonları görül-müştür. Ek olarak, HDM'nin bellek kullanımının harmonik sayısıyla birlikte üstel arttığı görülmüştür. Üç harmoniğin optimum olduğu, duruma göre beş harmoniğe kadar hesaplamaların uygulanabilir olduğu görülmüştür. Beş harmoniğin yetersiz olduğu durumlarda DOBA yönteminin değerlendirilmesi önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
The NASA Stage 37 compressor was investigated near the stability boundary conditions. Secondary flows that are highly linked to the stability behavior of the compressors are brought into focus. The Harmonic Balance Method (HBM), which lies between today's engineering workhorse Steady-state Mixing-Plane (SMP) and Unsteady Full Wheel/Annulus (UFW) approaches, was investigated near the stability boundary. Unlike SMP, the rotor-stator (R-S) interactions are not omitted in HBM and UFW. The main motivations of this thesis are the importance of the effect of R-S interactions on secondary flows and stability, and the computational effectiveness of HBM over UFW. Primarily, the 70% span streamtube of the compressor was investigated. When the interface entropy profile peaks were examined, the three-harmonic computation exhibited a 10% R-S difference, whereas the five-harmonic computation exhibited only a 3% difference. Moreover, the unphysical fluctuations between the peaks were reduced in amplitude with an increasing harmonic number. In the main section, mesh independence and validation studies are executed on the compressor near the stability boundary with the SMP. The validation study showed a discrepancy of +0.2% in efficiency. The atmospheric boundary condition approach was employed in these computations. The compressor was investigated at the design speed, Nc,rel=1.00, and at part speed, Nc,rel=0.60. The efficacy of HBM was scrutinized by comparing it to SMP and UFW. The applicability of the HBM near the design speed stability boundary was determined, whereas its limitations were observed near the part-speed conditions. Furthermore, the memory consumption of the HBM was observed to increase exponentially with an increasing harmonic number. Three-harmonic computation was found to be optimum, whereas computation of up to five harmonics could still be used. In situations where five-harmonic computation is not sufficient, it is suggested to consider moving to UFW computations.
Benzer Tezler
- Gömülü iletken cisimlerin elektromagnetik dalgalar yardımı ile zaman domeninde algılanması
Başlık çevirisi yok
SELÇUK PAKER
Doktora
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİNGÜL YAZGAN
- Investigating conjugate heat transfer in a square cylinder via Lattice boltzmann method
Lattice boltzmann yaklaşımıyla kare silindirde birleşik ısı transferinin incelenmesi
AANIF HUSSAIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAYRAM ÇELİK
- İçten yanmalı motorlarda honlama açısının güç silindiri tribolojik performansı üzerine etkilerinin incelenmesi
The investigation of effect on engine honing angle on tribological performance at internal combustion engines power cylinder
ONUR GEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGEN AKALIN
- A novel approach for the incipience of sediment entrainment in a wide range of flow conditions via experimentally driven geno-fuzzy inference system model
Deneysel veri tabanlı geliştirilen özgün genetik-fuzzy yöntemi ile akım şartlarının geniş aralığında sediment hareketinin başlangıcının araştırılması
HUSSEIN BIZIMANA
Doktora
İngilizce
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜSSELAM ALTUNKAYNAK
- Konya Ilgın linyit sahası şev stabilite analizi
Konya Ilgin lignite site slope stability analysis
BÜŞRA ERTUĞRUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAMET GÜRBÜZ ERÇELEBİ