Geri Dön

Turbojet motorun rölanti altı performans modellemesi

Turbojet engine sub-idle performance modelling

PDF İndir

  1. Tez No: 960190
  2. Yazar: İBRAHİM ETHEM ÜNLÜ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN DEMİR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Isı Proses Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışma, turbojet motorlarının rölanti altı performans karakteristiklerini inceleyerek, düşük hız rejimlerinde kompresör haritalarının genişletilmesi için yenilikçi bir metodoloji geliştirmektedir. Geleneksel beta (β) çizgileri ekstrapolasyon yönteminin yetersizliği nedeniyle, deneysel test verilerine dayanan yeni bir matematiksel model oluşturulmuştur. Kuru çalıştırma, motor başlatma ve özel durum senaryolarından elde edilen veriler kullanılarak kompresör rüzgarlanma karakteristikleri analiz edilmiştir. Sonuçlar, bağıl hızın azalmasıyla hem hava akış hızının hem de kompresör çalışma aralığının önemli ölçüde daraldığını göstermiştir. Düşük hızlarda kompresör verimliliği daha hızlı düşmekte ve basınç oranında belirgin azalma yaşanmaktadır. Geliştirilen test-bazlı yaklaşım, geleneksel matematiksel yöntemlere kıyasla %13 daha geniş işletim aralığı sağlamıştır. Model doğrulaması, basınç oranı tahminlerinde ±%3 hata marjı (önceki ±%8'den iyileştirme), kütle akışı tahminlerinde ±%2.5 hata ve R² > 0.92 sistem performans korelasyonu elde edildiğini göstermiştir. Çalışma ayrıca yanma odası ve türbin için rölanti altı koşullarda kapsamlı modelleme gerçekleştirmiştir. Yanma verimi modeli, buharlaşma-kontrollü mekanizmaları başarıyla yakalayarak reaksiyon-kontrollü rejimlerden farklılaşan davranışları modellemektedir. Entegre motor performans modeli, tork dengesi ve kütle akışı sürekliliği sağlayarak başarılı bileşen eşleştirmesi göstermiştir. Bu araştırma, motor sertifikasyonu ve kalite güvencesi için kritik öneme sahip rölanti altı rejiminde performans tahmininin doğruluğunu artırmıştır. Bulgular, gelecekteki motor tasarımlarının optimizasyonu ve motor çalıştırma, rüzgarlanma, yeniden ateşleme prosedürlerinin iyileştirilmesi için değerli veriler sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

This thesis presents a comprehensive investigation of turbojet engine sub-idle performance characteristics with a focus on developing an innovative methodology for compressor map extension in low-speed regimes. The inadequacy of conventional beta (β) lines extrapolation methods at reduced rotational speeds necessitated the development of a novel mathematical model grounded in experimental test data. The research systematically analyzes compressor windmilling characteristics utilizing data obtained from diverse operational conditions including dry-run tests, engine starting sequences, and specialized operational scenarios. Experimental investigations reveal that both air mass flow rate and compressor operational envelope significantly contract with decreasing relative speed, exhibiting non linear degradation patterns. The study demonstrates that compressor efficiency experiences accelerated deterioration at low speeds compared to high-speed operations, resulting in substantial reductions in pressure ratio capabilities. The developed methodology extends beyond traditional mathematical extrapolation approaches by incorporating physical test data to achieve superior prediction accuracy. Quantitative analysis reveals the test-based approach provides 13% wider operational range compared to conventional mathematical methods, particularly demonstrating significant advantages below 80% relative speed. Model validation against experimental data shows improved prediction accuracy with pressure ratio estimates within ±3% error margins (compared to previous ±8%), mass flow predictions within ±2.5% (improved from ±6%), and overall system performance correlation coefficient exceeding R² > 0.92. The research incorporates comprehensive combustion chamber modeling for sub idle conditions, addressing critical phenomena such as vaporization-controlled efficiency mechanisms and flame stability limitations. The combustion efficiency model successfully captures the transition from reaction-controlled to vaporization controlled regimes, particularly relevant during engine starting and relight operations. Turbine performance modeling employs analogous similarity law modifications to extend operational characteristics into sub-idle regimes. The integrated engine-level performance model demonstrates successful component matching through iterative solution algorithms, achieving convergence for torque balance, mass flow continuity, and energy conservation equations. Validation results indicate that while trend prediction accuracy is high, systematic calibration improvements are necessary for absolute value accuracy across all operational parameters. This investigation contributes significantly to gas turbine sub-idle performance modeling, providing essential data for engine certification processes and quality assurance protocols. The findings offer valuable insights for optimizing future engine designs, enhancing operational procedures, and improving flight safety through more reliable engine starting, windmilling prediction, and altitude relight capabilities. The methodology developed herein establishes a robust foundation for advancing turbojet engine sub-idle performance prediction capabilities with direct applications in aerospace propulsion system development.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    993299

    Turbojet engine starting performance evaluation

    Turbojet motoru başlatma performansı değerlendirmesi

    SENİH ÖZKAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Enerji Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ EKEN

  2. Tez No

    392219

    Bir turbojet motor için matematik model ve denetleyici tasarımı

    Mathematical model and controller design of a turbojet engine

    IŞIL YAZAR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Uçak MühendisliğiAnadolu Üniversitesi

    Havacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. EMRE KIYAK

  3. Tez No

    1020271

    Development of a modular modeling tool for gas turbine steady state performance predictions

    Gaz türbinleri durağan hal performans tahminleri için modüler modelleme aracının geliştirilmesi

    MEHMET YAŞAR TEKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI

  4. Tez No

    964724

    Turbojet motorun dijital ikiz kullanılarak tasarımı

    Design of turbojet engine using digital twin

    AYBÜKE NACAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MELİH YILDIZ

  5. Tez No

    604603

    Bir turbojet motorun modellenmesi ve kazanç ayarlama yöntemiyle kontrolü

    Modelling and control a turbojet engine via gain scheduling method

    OLCAY KARADENİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞEREF NACİ ENGİN

Geri Dön