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: Belirtilmemiş.
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
- Pik demiri ve karbon çeliğinin sulu çözeltiler içindeki korozyon hızının tayini
Determination of the rate of corrosion of the cast iran and carbon steel in the aqueous solutions
EMİNE NAZAN ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYRİ YALÇIN
- Bir pamuk iplikhanesinde fiili çalışma metodlarının incelenmesi ve mevcut işlemlerin standart sürelerinin saptanması
Başlık çevirisi yok
MÜRŞİDE KESEROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
İşletmeEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA NAZMİ ERCAN
- Şırnak asfaltitleri külünde nikel ve molibdenin spektrofotometrik tayini
Spectrophotometric determination of nickel and molybdenum in Şırnak asphaltites ash
OLCAY ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiGazi ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. ALİ REHBER TÜRKER
- Yerli merkebin (Equus asinus L.) gözü (organum visus) üzerinde komparatif makro-anatomik ve subgros araştırmalar
Başlık çevirisi yok
R. MERİH HAZIROĞLU
- Ankara ilinde nazar ve nazarlıklar
Başlık çevirisi yok
H. FERİHA AKPINARLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Halk Bilimi (Folklor)Gazi ÜniversitesiEl Sanatları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİRDEVS KAYA