Performance comparison between unique aerospike nozzle design and conventional de laval nozzle: Numerical and experimental studymaster's
Özgün geleneksel de laval nozul ile aerospike nozulün deneysel ve nümerik performans karşılaştırılması
- Tez No: 921949
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET MERAM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Uçak Mühendisliği, Mechatronics Engineering, Defense and Defense Technologies, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: KTO Karatay Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 60
Özet
Bu tezde, aerospike roket nozulü ile geleneksel De Laval nozulünün performansları hem nümerik hem de deneysel yöntemlerle karşılaştırılmıştır. Roket motorlarının itki performansını doğrudan etkileyen nozul tasarımları, değişen irtifa koşullarına uyum sağlama kabiliyetiyle roket teknolojisinde kritik bir rol oynamaktadır. Bu çalışmanın amacı, aerospike nozulların itki performansındaki avantajlarını incelemek ve bu tasarımın geleneksel nozula kıyasla sağladığı faydaları belirlemektir. Çalışma kapsamında, SolidWorks yazılımı kullanılarak aerospike ve De Laval nozullarına ait 2B modeller oluşturulmuş ve ANSYS Fluent ile hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizleri gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlarda 100 bar giriş basıncı, 3300 K giriş sıcaklığı, 0 bar çıkış basıncı ve 1700 K çıkış sıcaklığı şartları uygulanarak akış analizlerinde basınç, sıcaklık ve hız konturları detaylı bir şekilde incelenmiştir. Deneysel çalışmalar kapsamında, potasyum nitrat bazlı bir roket yakıtı kullanılarak statik test standında yanma testleri gerçekleştirilmiştir. Testlerde aerospike nozulü için maksimum 327 N itki elde edilirken, De Laval nozulü için bu değer 276 N olarak ölçülmüştür. Deneysel veriler, nümerik analiz sonuçlarıyla karşılaştırıldığında aerospike nozulün itki kuvvetinde %23,5 oranında bir artış sağladığı görülmüştür. Ayrıca, aerospike nozulün akışkanın hız, basınç ve sıcaklık dağılımında daha optimize bir performans sergilediği belirlenmiştir. De Laval nozulü ise atmosfer basıncına uyum sağlayamadığı için performans kaybı yaşamıştır. Elde edilen sonuçlar, aerospike nozulların özellikle tek aşamalı yörüngeye ulaşım (SSTO) görevleri için güçlü bir alternatif sunduğunu ve değişen atmosfer koşullarında daha verimli çalıştığını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the performance of the aerospike rocket nozzle and the conventional De Laval nozzle is compared using both numerical and experimental methods. Nozzle designs, which directly affect the thrust performance of rocket engines, play a critical role in rocket technology due to their ability to adapt to varying altitude conditions. The aim of this study is to examine the thrust performance advantages of aerospike nozzles and determine the benefits of this design compared to conventional nozzles.As part of the study, 2D models of both aerospike and De Laval nozzles were created using SolidWorks, and computational fluid dynamics (CFD) analyses were performed using ANSYS Fluent. In the simulations, the conditions were set as 100 bar inlet pressure, 3300 K inlet temperature, 0 bar outlet pressure, and 1700 K outlet temperature, and flow characteristics such as pressure, temperature, and velocity contours were examined in detail. For the experimental studies, potassium nitrate-based rocket fuel was used, and static firing tests were conducted on a test stand. The results showed that the aerospike nozzle achieved a maximum thrust of 327 N, while the De Laval nozzle produced a maximum thrust of 276 N. When the experimental data were compared with numerical analysis results, it was observed that the aerospike nozzle provided a 23.5% increase in thrust force. Additionally, it was determined that the aerospike nozzle exhibited a more optimized performance in terms of flow velocity, pressure, and temperature distribution. In contrast, the De Laval nozzle experienced performance losses due to its inability to adapt to atmospheric pressure variations.The findings suggest that aerospike nozzles present a strong alternative, particularly for single-stage-to-orbit (SSTO) missions, and perform more efficiently under changing atmospheric conditions.
Benzer Tezler
- Fsi analysis and simulation of a fixed-wing uav using composite materials
Kompozit malzemeler kullanılarak sabit kanatlı iha'nın fsı analizi ve simülasyonu
ABDULLAH ALI SAADOON SAADOON
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASER ALAIWI
- Konformal yama antenin radar kesit alanının azaltılması
Radar cross section reduction for conformal patch antenna
HALENUR SÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA AKLEMAN YAPAR
- Proje yönetiminde kantitatif yöntemlerin uygulanması
The application of the quantitative methods in project management
ZİYA ULUKAN
- Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques
Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
KADİR GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- Niyobyum borür katkılı Al5Si hibrit tozların ve kompozitlerin mekanik alaşımlama ve basınçsız sinterleme yöntemleriyle geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Developing and characterization of niobium boride reinforced Al5Si hybride powders and composites with mechanical alloying and pressureless sintering methods
EZGİ BURCU ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU