Numerical prediction of transonic flow in turbine blade passages
Türbin kanatları arasında transonik akışın sayısal incelenmesi
- Tez No: 923500
- Danışmanlar: DOÇ. DR. RAAD I. ISSA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1995
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Imperial College London
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 219
Özet
Bu çalışmada, zamandan bağımsız ve zamana bağlı, iki boyutlu Euler ve Navier-Stokes denklemlerinin transonic türbin kanatları arasındaki sayısal çözümleri geliştirilmiş, uygulanmış ve soğrulanmıştır. Çözümde, değişkenlerin eş-konumlu kaydedildiği ve orthogonal olmayan sayısal çözüm ağını kullanan sonlu hacimler tekniği kullanılmıştır. Hem sıkıştırılabilir hem de sıkıştırılamaz akışlar için geçerli olmak üzere hız ve basınç değişkenleri ana değişkenler olarak alınmıştır.Kütlesel akıların lineerleştirilmesi sonucu bir basınç-düzeltme (pressure-correction) denkleminin elde edilmesiyle yüksek mertebede sıkıştırılabilir akışların da çözülmesine olanak sağlamaktadır. Sayısal yayınımı en aza indirebilmek için birinci dereceden yukarı-yönlü doğruluk derecesinin yanında ikinci dereceden doğruluk derecesine sahip merkezi-ayrıştırma yöntemi de kullanılmıştır. Hem sayısal kararlılık hem de ikinci doğruluk derecesine özgün sayısal salınımların bastırılması için iki ayrıştırma yönteminin karışımı da kullanılmıştır. Ayrıştırılan diferansiyel denklemlerin çözümü için de PISO algoritması kullanılmıştır. Yöntem, hem zamandan bağımsız hem de zamana bağlı akışlar için doğrulanmıştır. İlk olarak bir boyutlu zamana bağlı şok-borusu ve zamandan bağımsız, analitik çözümü bilinen bir boyutlu transonic akış problemleri için doğrulanmıştır. Doğrulama için ikinci olarak, hesaplama olarak çok iyi çalışılmış simetrik kaskad etrafında sıkıştırılabilir iki boyutlu akış problemi seçildi. Bu problemde sesaltı, transonik ve sesüstü çalışma noktaları için elde edilen hesaplama sonuçları daha önce yürütülen başka sayısal sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Son olarak, geliştirilen yöntem, dört Avrupa rüzgar tünelinde test edilen türbin rotor kanatçıkları arasındaki akış probleminin benzetimi gerçekleştirilmiştir. Bu problem için hem Euler hem de Navier-Stokes denklemleri çözülmüş ve sonuçlar sözü geçen test sonuçları ve literatürde mevcut başka sayısal sonuçlarla karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, a numerical solution method for the steady and unsteady, two dimensional Euler and Navier-Stokes equations governing transonic flow in turbine blade passages is developed, applied and tested. The solution technique is of the finite volume type, utilising a co-located arrangement for storage of variables and a non-orthogonal mesh. The working variables are velocity and pressure which makes the scheme applicable to both compressible and incompressible flow. A linearisation of mass-fluxes was introduced which results in a new pressure correction equation which enables the calculation of highly compressible flows. As well as a first order accurate upwinding scheme, a second order differencing scheme was introduced in order to minimise numerical diffusion. A blending technique of both differencing schemes had to be used for both stability of the solution and the suppression of numerical oscillations associated with second order schemes. The implicit PISO algorithm is used for the solution of the discretised governing differential equations. The method is assessed for both steady and unsteady flows. It is first validated for the one-dimensional unsteady shock-tube problem and a transonic nozzle flow where the predictions could be compared with exact solutions of the one-dimensional flow equations. The second validation was for two-dimensional flow over a bi-circular arc cascade which is a well established test case for compressible flow calculations. In this case calculation of subsonic, transonic and supersonic flows were carried out to compare with other existing numerical predictions. Finally, the procedure was used to simulate the flow through gas turbine rotor blade passages which has been extensively tested in four European wind tunnels. For this case, both the Euler and Navier-Stokes equations were solved within the blade passage and the results are compared with the measurements and other available numerical predictions. The agreement between the predictions and the experimental data and other numerical predictions show that the method can predict transonic flow and capture the shock system between the blade passages to a good level of accuracy and furthermore that it can be used for flows at all speeds.
Benzer Tezler
- Application of the HEMLAB algorithm to the 7th and 8th AIAA CFD drag prediction workshop cases
HEMLAB algoritmasının 7. ve 8. AIAA CFD sürükleme tahmin çalıştayı vakalarına uygulanması
İBRAHİM ASAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ŞAHİN
- Computational analysis of external store carriage in transonic speed regime
Harici yük taşımanın transonik sürat bölgesinde hesaplamalı analizi
İ. CENKER ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN MISIRLIOĞLU
PROF. DR. OKTAY BAYSAL
- Bir tip merminin hareketinin deneysel incelenmesi ve dış balistikte teorik bir yaklaşım
Theoretical and experimental investigation on external ballistic characteristics of a projectile
MEHMET AKÇAY
- Numerical investigation of aerodynamics of missileswith wrap-around tail fins
Sarmal kuyruk kanatçıklı füzelerin aerodinamiğininsayısal olarak incelenmesi
UĞURTAN DEMİRTAŞ
Doktora
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Quası-three dimensional numerical design of turbomachinery blades
Turbomakina paletlerinin yaklaşık üç boyutlu sayısal tasarımı
OĞUZ UZOL
Yüksek Lisans
İngilizce
1995
Uçak MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. İ. SİNAN AKMANDOR
PROF. DR. YALÇIN GÖĞÜŞ
