Development of aero-thermodynamic cycle design code for turboshaft engines and investigation of fouling effects on performance
Turboşaft motorlar için çevrim kodu tasarlanması ve kirlenmenin performans üzerindeki etkilerinin incelenmesi
- Tez No: 757863
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR BAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gaz türbinli motorlar, Helikopter, Kompresör, Performans analizi, Termodinamik model, İstifleme, Gas turbine engines, Helicopter, Compressor, Performance analysis, Thermodynamical model, Stacking
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, MATLAB programı kullanılarak turboşaft motor performans analiz kodu geliştirilmiştir. Ayrıca, kısıtlı bir veri setini kullanarak kompresör performans haritası üretimiyle birlikte kompresör bölümünde oluşacak kirlenmenin motor bütünündeki performans etkisi incelenmiştir. Bir gaz türbinli motor tasarlamanın ilk adımının aero-termodinamik çevrimin seçimi olduğu görülmüş ve bu doğrultuda parametrik tasarım da yapabilen bir tasarım noktası analiz modülü tasarlanmıştır. Tasarlanan bu modülün kullanımı sayesinde motorun kabiliyetleri ve limitleri belirlenmiştir. Bir sonraki aşama olan tasarım dışı noktalarda motorun denge durumu performansının incelenmesi için yeni bir modül tasarlanmış ve kompresör ile gaz türbinini bağlayan şaftın farklı hızları için analizler yapılarak motorun çalışma zarfındaki davranışı analiz edilmiştir. Bu analizler sırasında kompresör ve türbünlerin performans haritaları ölçeklendirilerek kullanılmıştır. Bu analizlerin tamamlanmasının ardından dinamik davranış analiz çalışmaları başlatılmıştır. Bu analizler sırasında motorun zamana bağlı davranışı incelenip, motor bileşenlerinin eylemsizlik momentleri de dikkate alınmıştır. Buraya kadar bahsedilen denge ve dinamik durum analizleri GasTurb 14 yazılımı kullanılarak doğrulanmıştır. Elde edilen çıktılar aynı zamanda literatürde yer alan General Electric T700 bilgileriyle de karşılaştırılıp doğrulanmıştır. Tüm bunlara ek olarak, literatürde sıkça görülen kompresör performans haritasının eksikliği nedeniyle bir kompresör haritası oluşturma tekniği olan kademe istifleme yöntemi koda eklenmiştir. Kademe istifleme yönteminde, kompresör kademelerinin genelleştirilmiş özellikleri dikkate alınarak kompresör performans haritası oluşturulmuştur. Kademe istifleme yönteminin kullanılması amacıyla General Electric LM2500-30 motoru ele alınmıştır. Bu metod sayesinde oluşturulan kompresör haritasına, MacIsaac tarafından önerilen modelin birtakım modifikasyonlar ile uygulanması ardından kirlenme etkisinde ortaya çıkacak harita belirlenmiştir. Kirli ve temiz haritalar elde edildikten sonra ise kompresör bileşenindeki kirlenmenin motorun tamamında oluşturacağı denge durumu ve dinamik etkisi analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a turboshaft engine performance analysis code is developed on MATLAB. Furthermore, compressor map generation from limited data and deterioration effects on the engine performance are investigated. It is considered that the first step of designing a gas turbine is the selection of the aero-thermodynamic cycle. For this purpose, design point analysis with the parametric design capability is conducted and engine limits are determined. Subsequently, off-design analyses are initiated. During the off-design analyses, component performance maps are scaled according to the design point analysis results. Construction of the performance maps is followed by determining the matching points of the components with varying operating conditions. Then, the engine performance during transitions is examined using the polar moments of inertia of the components and fuel flow outputs of the off-design analyses. Steady-state and transient performance analyses mentioned up to this point is verified by GasTurb 14. For the validation of the code, the General Electric T700 engine is chosen. The developed code is then combined with the compressor performance map generation method called stage-stacking. The General Electric LM2500-30 engine is used for the stage stacking algorithm due to access to its running line and flow field geometry data. Lastly, stage fouling effects on the performance parameters are evaluated for the compressor section. For this purpose, a modified version of the method suggested by MacIsaac is used. Once the clean and fouled maps of the compressor are obtained, steady-state and transient performance analyses are performed to assess the effect of compressor fouling on overall engine performance.
Benzer Tezler
- Integrated CFD-based reduced-order modeling for ice accretion and aerodynamic performance predictions
Bütünleşik CFD tabanli indirgenmiş dereceli model ile buz birikimi ve aerodinamik performans tahmini
ÖMER AKBAL
Doktora
İngilizce
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Havacılık sektörü için yüksek oksidasyon dirençli Y-tial alaşımlarının geliştirilmesi
Development of high oxidation resistant Y-tial alloys for the aerospace industry
AHMET MİRZA EROL
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. CEVAT BORA DERİN
- Aerothermodynamic modeling and simulation of gas turbines for transient operating conditions
Geçiş koşulları altında çalışan gaz türbin motorlarının aerotermodinamik modellemesi ve simülasyonu
GÜLRU KOÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. İLKAY YAVRUCUK
YRD. DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Psiko-akustik ses kalitesi ölçütlerinin çalışılması ve aero-akustik akış dinamiğine özgü yeni bir ses kalitesi ölçütünün geliştirilmesi
Study of psycho-acoustic sound quality metrics and development of a new sound quality metric for aero-acoustic flow dynamics
AYTEKİN ÖZKAN
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET YILDIZ
- Numerical examination of floating offshore wind turbine and development of an innovative floating platform design
Deniz üstü yüzer rüzgar türbinlerinin sayısal modelleme ıle incelenmesi ve yeni bir yüzer platformun geliştirilmesi
YÜKSEL ALKAREM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BERGÜZAR ÖZBAHÇECİ