Numerical simulation of turbine internal cooling and conjugate heat transfer problems with rans based turbulence models
Rans temelli türbülans modelleri kullanarak türbin iç soğutma ve konjuge ısı transferi problemlerinin sayısal benzeşimi
- Tez No: 313689
- Danışmanlar: PROF. DR. İ. SİNAN AKMANDOR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gaz türbinli motorlar, Havacılık, Havacılık endüstrisi, Isı analizi, Isı geçişi, Isı geçişi katsayısı, Jet motorları, Soğutma kanalları, Türbin, Gas turbine engines, Aviation, Aviation industry, Heat analysis, Heat transfer, Heat transfer coefficient, Jet engines, Cooling channels, Turbine
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mevcut çalışma, iç soğutmalı bir gaz türbin palesinin konjuge ısı transferi analizinin içerdiği farklı akış tiplerinin sayısal benzeşimini kapsamaktadır. Konjuge benzeşmeler, akışkan alanlarlardaki konvektif ısı transferi ile katı alanlara nüfus eden ısının tam eşleşmesini gerektirmektedir. Bu nedenle, hem dış hem de iç yüzeylerdeki ısı transferi değerlerinin doğru tahmin edilmesi öncelikli öneme sahiptir ve büyük ölçüde kullanılan türbülans modelinin performansına bağlıdır. İç soğutmalı türbin palelerinin her iki yüzeyindeki karmaşık akışa, sınır tabakanın laminerden türbülanslı akışa geçişi, sınır tabaka ile şok dalgasının etkileşimi, yüksek akış çizgisi eğilimi ve birbirini izleyen akış ayrılması sebep olmaktadır. Farklı türbülans modellerinin bu akış tiplerindeki performansını bulmak amacıyla, her biri farklı akış ve ısı transferi özellikleriyle ilgili beş farklı deneysel çalışma üzerinde analizler yapılmıştır. En uygun RANS temelli türbülans modeline karar vermek için her deneysel çalışma ticari kodda (ANSYS FLUENT13.0) mevcut olan dört farklı türbülans modeli ile incelenmiştir. Sayısal benzeşimlerde Realizable k-? modeli, Shear Stress Transport k-? modeli, Reynolds Stress Model ve son bir kaç yılda giderek popüler olan V2-f modeli kullanılmıştır. Yürütülen analizlere göre, bir kaç makul olmayan tahmine rağmen, sayısal benzeşimlerin genelinde V2-f modeli diğer birinci derece türbülans modellerine (Realizable k-? ve Shear Stress Transport k-?) doğrulukta ve Reynolds Stress Modeli'ne yakınsamada üstün gelmiştir.
Özet (Çeviri)
The present study considers the numerical simulation of the different flow characteristics involved in the conjugate heat transfer analysis of an internally cooled gas turbine blade. Conjugate simulations require full coupling of convective heat transfer in fluid regions to the heat diffusion in solid regions. Therefore, accurate prediction of heat transfer quantities on both external and internal surfaces has the uppermost importance and highly connected with the performance of the employed turbulence models. The complex flow on both surfaces of the internally cooled turbine blades is caused from the boundary layer laminar-to-turbulence transition, shock wave interaction with boundary layer, high streamline curvature and sequential flow separation. In order to discover the performances of different turbulence models on these flow types, analyses have been conducted on five different experimental studies each concerned with different flow and heat transfer characteristics. Each experimental study has been examined with four different turbulence models available in the commercial software (ANSYS FLUENT13.0) to decide most suitable RANS-based turbulence model. The Realizable k-? model, Shear Stress Transport k-? model, Reynolds Stress Model and V2-f model, which became increasingly popular during the last few years, have been used at the numerical simulations. According to conducted analyses, despite a few unreasonable predictions, in the majority of the numerical simulations, V2-f model outperforms other first-order turbulence models (Realizable k-? and Shear Stress Transport k-?) in terms of accuracy and Reynolds Stress Model in terms of convergence.
Benzer Tezler
- Doğrusal kesitli olmayan pertürbatörlerle periyodik aralıklarla kaplanmış bir türbin iç soğutma kanalındaki akışın RSM ile sayısal analizi
Numerical RSM analysis of flow in turbine internal cooling channel roughened at periodic intervals with nonlinear cross section perturbator
GÖKMEN KIDIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAKAN
- İç soğutma kanallarında türbülatör kullanımının incelenmesi ve rans temelli türbülans modelleriyle benzetimi
Investigation on use of turbulators in internal cooling channels and simulation with rans based turbulence models
SEYHUN DURMUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Havacılık ve Uzay MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiUçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ
DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Bir yoğunlaştırılmış güneş enerjisi santrali için organik rankıne çevrimi dizaynı ve modellemesi
Design and modeling of organic rankine cycle for a concentrated solar thermal power plant
ERDEM ACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Ağır ticari aracın dizel motoruna ait egzoz manifoldunun ısıl olarak incelenmesi
Thermal investigation of exhaust manifold for a heavy commercial vehicle diesel engine
BURAK YALÇINDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU
- Orta kapasiteli dizel motorlarında atık ısıdan rankine çevrimi ile enerji geri kazanımı
Energy recovery from waste heat of medium duty diesel engine with organic rankine cycle
AHMET SİNAN KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE