Dikme ve boşluk tabanlı scramjet motorlarda yakıt enjeksiyon konumu ve açısının hava-yakıt karışım sürecine etkisinin sayısal analizi
Numerical analysis of the effect of fuel injection position and angle on the air-fuel mixing process in strut- and cavity-based scramjet engines
- Tez No: 968743
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BURAK KURŞUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Amasya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Yüksek hızlı hava taşıtlarının geliştirilmesi, itki sistemlerinde önemli teknolojik ilerlemeleri zorunlu kılmıştır. Özellikle hipersonik hızlara ulaşabilen taşıtlar için geleneksel jet motorları yetersiz kalmış ve bu nedenle ramjet ve scramjet gibi hava solumalı motor sistemleri geliştirilmeye başlanmıştır. Hava solumalı motorlarda yanma veriminin iyileştirilmesi ve itki gücünün artırılmasına yönelik çalışmalarda dikme ve boşluk tabanlı tasarımlar öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında ise, scramjet motorlarında kullanılan dikme ve boşluk tabanlı alev tutucu geometrilerinde yakıt enjeksiyonunun konumu ve açısının hava-yakıt karışımı üzerindeki etkileri sayısal yöntemlerle analiz edilmiştir. Parametrik analizler aracılığıyla, farklı püskürtme stratejilerinin karışım etkinliği ve yanma performansına katkıları detaylı olarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında, boşluk tabanlı alev tutucularda dik, eğik ve taban yüzeylerden; dikme tabanlı konfigürasyonlarda ise dikme yüzeyinin üst, orta ve alt bölgelerinden olmak üzere farklı noktalardan yakıt enjeksiyonu gerçekleştirilmiş ve her noktada ±30°, ±60° ve 90° püskürtme açıları uygulanmıştır. Gerçekleştirilen analizlerde; hız vektörleri, akım çizgileri, basınç ve sıcaklık dağılımları ile su buharı konsantrasyonu konturları üzerinden akış ve yanma yapıları değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, püskürtme konumunun ve açısının, özellikle alev sabitlenmesi, geri akım oluşumu ve türbülans karakteristikleri üzerinde belirleyici etkiler yarattığını göstermiştir. Dikme tabanlı tasarımda 90° açılı püskürtmelerde, özellikle üst noktadan püskürtme yapıldığında, eksen boyunca düzenli, simetrik ve yoğun bir karışım oluşmuştur. Üst noktadan püskürtme sırasında %5,13 gibi en yüksek su buharı konsantrasyonu elde edilmiş ve yanma verimi artış göstermiştir. Boşluk-tabanlı alev tutucuda ise en yüksek su buharı konsantrasyonu (%13,35), 60° açısında sol yan yüzeyden yapılan püskürtmede elde edilmiştir. Sonuçlar, su buharı konsantrasyonu gibi yanma verimliliğine dair göstergelerle desteklenmiş, optimum püskürtme stratejilerinin belirlenmesinde bu parametrenin önemli bir gösterge olduğu ortaya konmuştur. Bu tez çalışmasının, scramjet motorlarında enjeksiyon stratejileri için önemli bir kaynak olabileceği öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
The development of high-speed aircraft has necessitated significant technological advances in propulsion systems. Especially for vehicles that can reach hypersonic speeds, conventional jet engines have proven inadequate and therefore air-breathing engine systems such as ramjet and scramjet have begun to be developed. In studies aimed at improving combustion efficiency and increasing thrust in air-breathing engines, strut and cavity-based designs stand out. In this thesis, the effects of the position and angle of fuel injection on the air-fuel mixture in strut and cavity-based flame arrester geometries used in scramjet engines have been analyzed by numerical methods. The contributions of different spray strategies to the mixture efficiency and combustion performance have been investigated in detail through parametric analyzes. Within the scope of the study, fuel injection was carried out from different points in cavity-based flame arresters, from the vertical, inclined and bottom surfaces; and from the upper, middle and lower regions of the strut surface in strut-based configurations, and ±30°, ±60° and 90° spray angles were applied at each point. In the analyzes performed; velocity vectors, streamlines, pressure and temperature distributions and water vapor concentration contours were evaluated for flow and combustion structures. The findings showed that the spray position and angle have decisive effects especially on flame stabilization, backflow formation and turbulence characteristics. In the strut-based design, a regular, symmetric and dense mixture was formed along the axis in 90° angle sprays, especially when sprayed from the top point. The highest water vapor concentration of 5.13% was obtained during spraying from the top point and the combustion efficiency increased. In the cavity-based flame holder, the highest water vapor concentration (13.35%) was obtained in the spraying made from the left side surface at 60° angle. The results were supported by indicators related to combustion efficiency such as water vapor concentration, and it was revealed that this parameter is an important indicator in determining the optimum spray strategies. It is anticipated that this thesis study may be an important resource for injection strategies in scramjet engines.
Benzer Tezler
- Doğal sülfat içeriği yüksek olan kumlarla üretilen harçlarda sülfat etkisinin incelenmesi ve mineral katkıların etkisi
Investigation of sulfate attack on mortars produced with sands contaminated by natural sulfate and the effect of mineral admixtures
DOĞAN DİKME
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAKAN NURİ ATAHAN
- İlkokul öğrencilerinin yazma hatalarının düzeltilmesi: Bir eylem araştırması
Correcting primary school students' writing errors: An action research
SEMA EKMEKCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Eğitim ve Öğretimİnönü ÜniversitesiTemel Eğitim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAŞAK KASA AYTEN
- Determining mechanical properties of coated nanoporous Al-Cu structures by using molecular dynamics simulations
Moleküler dinamik simülasyonu ile nanoboşluklu ve kaplama yapılan nanoboşluklu Al-Cu yapıların mekanik özelliklerinin belirlenmesi
ESRA İÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
- Assessment of properties and mechanical behavior of novel Al/Mg cast alloys
Yeni nesil Al/Mg dökme alaşımlarının özelliklerinin ve mekanik davranışının değerlendirilmesi
KAMİL ARMAĞAN GÜL
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ÖZGÜR ASLAN
- İlköğretim ikinci kademede dil becerisi olarak dinlemeyi geliştirme çalışmaları
A study on improving listening as a language skill atsecondary school
YUSUF DOĞAN
Doktora
Türkçe
2007
Eğitim ve ÖğretimGazi ÜniversitesiTürkçe Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALEMDAR YALÇIN