Jet motor türbin kanatları soğutma metotlarının hesaplamalı akışkanlar dinamiği yardımıyla incelenmesi
Investigation of jet engine turbine blade cooling methods with the aid of computational fluid dynamics
- Tez No: 924648
- Danışmanlar: PROF. DR. MUTLU TARIK ÇAKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sivas Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Gaz türbinlerinin verimi ve üretilen güç, türbin kanatlarının ısıl dayanımıyla doğrudan ilişkilidir. Isıl dayanım arttıkça, türbin giriş sıcaklığının da artırılması mümkün hale gelir, bu da daha yüksek verim ve güç üretimi sağlar. Son yıllarda türbin çalışma sıcaklıkları yaklaşık 2000 K değerlerine ulaşmıştır. Türbin çalışma sıcaklıklarının artırılmasıyla daha güçlü ve verimli jet motorlarının elde edilmesi mümkün olmuştur. Ancak, türbin kanatlarının üretildiği malzemenin ısıl dayanımı, sıcaklık artışını kısıtlayan önemli bir faktördür. Sunulan tez çalışmasında, türbin kanatlarında uygulanan soğutma yöntemleri incelenmiş ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri gerçekleştirilmiştir. Film soğutma performansını en çok etkileyen altı parametre olarak delik çapı, delik şekli, üfleme açısı, soğutucu hızı, soğutucu sıcaklığı ve türbülans yoğunluğu seçilmiştir. Bu parametreler farklı değerlerde analiz edilerek türbin kanadı sıcaklık değişimi ve film soğutma etkinlik değeri sonuçları değerlendirilmiştir. NASA tarafından yapılmış deneysel çalışmalardaki veriler referans alınarak C3X türbin kanadı üzerinde yapılan hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri, ANSYS FLUENT 2023 R2 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları, NASA'nın '44344' numaralı deneysel çalışması ile kıyaslanarak doğrulanmıştır. Sunulan çalışmada, k-ω SST türbülans modeli kullanılmıştır. Analizler neticesinde incelenen parametrelerden, Üçgen delik şekli, -45° üfleme açısı, 2mm delik çapı, 500K soğutucu sıcaklığı, 0,01595 kg/s soğutucu hızı, %0,5 türbülans yoğunluğunun kullanıldığı kanat tasarımları en yüksek film soğutma etkinlik değerini sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
The efficiency of gas turbines and the power generated are directly related to the thermal endurance of the turbine blades. As the thermal endurance increases, it becomes possible to increase the turbine inlet temperature, which results in higher efficiency and power generation. In recent years, turbine operating temperatures have reached about 2000 K. By increasing turbine operating temperatures, it has been possible to obtain more powerful and efficient jet engines. However, the thermal strength of the material from which the turbine blades are manufactured is an important factor limiting the temperature increase. In the present thesis, cooling methods applied to turbine blades are investigated and computational fluid dynamics analyses are performed. Hole diameter, hole shape, spanwise angle, coolant rate, coolant temperature and turbulence intensity were selected as the six parameters that most affect the film cooling performance. These parameters were analysed at different values and the results of turbine blade temperature variation and film cooling effectiveness values were evaluated. Computational fluid dynamics analyses on the C3X turbine blade were performed using ANSYS FLUENT 2023 R2 software with reference to data from NASA experimental studies. The results of the analyses are validated by comparing with NASA's experimental study numbered '44344'. In the presented study, k-ω turbulence model is used. As a result of the analyses, the blade designs with triangle hole shape, -45° blowing angle, 2mm hole diameter, 500K coolant temperature, 0,01595 kg/s coolant velocity and 0,5% turbulence intensity provided the highest film cooling effectiveness value.
Benzer Tezler
- Numerical aeroacoustics investigation of the effect of axial gap length between the rotor and stator of a transonic compressor stage
Transonik kompresörlerdeki rotor ve stator arası eksenel boşluk mesafesinin akustik etkisinin incelemesi
BORA YAZGAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN AYDER
- Turbojet motoru kompresör çarkının yapısal analizi
Structural analysis of turbojet engine compressor wheel
TALHA ENSAR BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Turbojet motorda kullanılmış ve kullanılmamış nikel bazlı süperalaşım türbin rotorların mekanik ve mikroyapı incelemesi
Comparison of mechanical and microstructural properties between operated and unoperated nickel based superalloy turbine rotors in turbojet engine
CEMRE ÖZGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ELİF UZUN
- Experimental investigation of the effects of tip injection on the characteristics of the tip vortex on a model wind turbine
Uç enjeksiyonunun uç girdabının karakteristiği üzerindeki etkilerinin model bir rüzgar türbini üzerinde deneysel olarak incelenmesi
EZGİ ANIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Application of decomposition techniques in turbulent jet plows
Ayrıklaştırma yöntemlerinin türbülanslı jet akışlarına uygulanması
TAMER YILMAZ
Doktora
İngilizce
1998
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KODAL