Design optimization of a cooled gas turbine vane
Gaz türbini soğutmalı sabit kanadının tasarım optimizasyonu
- Tez No: 903504
- Danışmanlar: PROF. DR. SİNAN EYİ, DR. ERİNÇ ERDEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Modern gaz türbini motorları yüksek verimlilik ve yüksek özgül itme hedefler, bu da türbin malzemelerine baskı yapan yüksek türbin giriş sıcaklıklarıyla sonuçlanır. Özellikle emme yüzeyindeki türbin sabit veya döner kanatlarının önemli kısımları ısı transfer oranlarını etkileyen bir geçiş sınır tabakası yaşayabilir. Bu nedenle, geçiş bölgesi yakınındaki dış ısı transfer katsayısı (HTC) dağılımını tahmin etmek için uygun bir türbülans modeli seçmek çok önemlidir. Gerçekçi olmayan sıcaklık dağılımları mekanik arızalara neden olabilir ve döner ve sabit kanatçıkların ömrünü belirleyebilir. Buna ek olarak, hava soğutmalı türbinler için soğutma sistemi tasarımının optimize edilmesi, modern gaz türbini mühendisliğinde kritik öneme sahiptir. Malzeme sıcaklığı sınırlarının ötesinde çalışmak için, türbin döner ve sabit kanatçıkları için iç ve dış soğutma teknikleri kullanır. Genellikle, yapısal ve aerodinamik kısıtlamalar nedeniyle döner ve sabit kanatçığın soğutulması en zor bölgesi firar kenarıdır. Modern türbin döner/sabit kanatçıkları, firar kenarı soğutması için kanallara sabitlenmiş pinler ile basınç tarafındaki oluk/yuva yapılarını kullanır. Bu tez, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) kullanılarak endüstri tabanlı bir Enerji Verimli Motor (E3) ikinci kademe yüksek basınç türbin sabit kanatçığının değerlendirilmesi ve optimize edilmesine odaklanmaktadır. Çalışma, kanatçık üzerindeki laminer-türbülans geçiş fenomenini ve soğutma etkinliğini artırmak için arka kenarda farklı konfigürasyonlar için soğutma pinleri ve basınç tarafı oluk /yuva yapılarının uygulanmasını araştırmaktadır. Bu kapsamlı araştırma, aerodinamik ve soğutmaya odaklanan türbin tasarımcıları için değerli içgörüler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Modern gas turbine engines aim for high efficiency and high specific thrust, which results in high turbine inlet temperatures that stress turbine materials. Significant portions of turbine blades or vanes, especially on the suction surface, may experience a transitional boundary layer, impacting heat transfer rates. Therefore, selecting an appropriate turbulence model to predict the external heat transfer coefficient (HTC) distribution near the transition region is crucial. Unrealistic temperature distributions can cause mechanical failures and dictate the lifespan of blades and vanes. In addition to that, optimizing the cooling system design for air-cooled turbines is critical in modern gas turbine engineering. To operate beyond material temperature limits, turbine blades/vanes employ internal and external cooling techniques. Often, the trailing edge is the most difficult zone of blade/vane to cool due to structural and aerodynamic restrictions. Modern turbine blades/vanes use pressure side cutbacks/slots stiffened with lands and pins embedded in passages for trailing-edge cooling. This thesis focuses on assessing and optimizing an industry-based Energy Efficient Engine (E3) second-stage high-pressure turbine vane using Computational Fluid Dynamics (CFD). The study investigates the laminar-to-turbulent transition phenomenon on the vane and the implementation of cooling pins and pressure-side cutback/slot structures for different configurations in trailing edge to enhance cooling effectiveness. This comprehensive investigation provides valuable insights for turbine designers focusing on aerodynamics and cooling.
Benzer Tezler
- Seramik kaplamalarda kırılma tokluğunun sonlu elemanlar yöntemiyle analizi
Başlık çevirisi yok
ÖMER FARUK YENİHAYAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EŞREF AVCI
- H&-robust optimal kontrol tekniğinin kullanılması ile T 700 turbo motorunun güç türbini hızının kontrolü
Power turbine speed control of the GE-T700 turbo engine using the H -robust optimal control technique
CÜNEYT YILMAZ
- %8 YSZ (itriyum ile stabilize edilmiş ZrO2) termal bariyer kaplamaların (TBK) üretilmesi ve proses parametreleri optimizasyonu
Deposition and optimization 8 wt. % YSZ (yttria stabilized ZrO2) termal barrier coatings (TBCS)
ENGİN ÇİFTYÜREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İ. YILMAZ TAPTIK
- Yüksek devirli rulmanlarda açık yağlama sistemi için sprey enjektör tasarımı
Spray injector design for open lubrication system in high speed bearings
ERDEM ÇAĞATAY YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FIRAT OĞUZ EDİS