Development of a high-fidelity transient aerothermal model for a helicopter turboshaft engine for inlet distortion and engine deterioration simulations

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2012

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: YAROSLAV NOVİKOV

Eş Danışman: OĞUZ UZOL, ALİ TÜRKER KUTAY

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tezde, GE T700 turboşaft motorunun yüksek doğruluk dereceli aerothermal modellenmesi anlatılmaktadır. Motor modeli, değişik bileşenler içerisindeki akışkan özelliklerinin değişimini belirleyen termodinamik yasalar kullanılarak tasarlanmıştır. Modelin yüksek doğruluk seviyesi, kompresör ve türbin için gerçek bileşen haritalarının ve özgül sıcaklık terimlerinin hesaplanmasındaki ampirik denklemlerin kullanılması ile elde edilmiştir. Gerçek motora daha fazla benzerlik göstermesi için modele, kompresörden hava tahliyesi, türbin soğutması ve ısı emilmesi gibi durumlar da eklenmiş bulunmaktadır. Geçiş dinamiklerinin modellenmesinde, iki bileşen arasındaki kütle debisi farkını doğrudan basınca bağlayan bileşen-arası hacim yöntemi kullanılmaktadır. Bu sayede, model herhangi bir iterasyon gerektirmeden geçiş durumlarını yüksek bir hızla ve doğruluk oranı ile hesaplayabilmektedir. Geliştirilen aerotermal model, daha önceden yayınlanmış olan sonuçlar ile başarılı bir şekilde doğrulandıktan sonra motor girişindeki akış düzensizliklerinin ve motor yıpranmasının simülasyonunda kullanılmıştır. Bunlardan ilki, durağan ve geçiş durumundaki sıcak hava emilmesi ile girişteki basınç düzensizliklerini içermektedir. Motor yıpranması durumu ise, literatürden alınan dört farklı senaryo kullanılarak simüle edilmiştir. Modelin gerçek zamanlı çalışma durumu, motor bileşenlerinin arasındaki hacimlerin zamanla oranlanması ile daha büyük zaman adımları kullanılarak, modelin doğruluk derecesi nerede ise hiç değiştirilmeden elde edilmiştir. T700 modeli, özgül sıcaklıkların hesaplanmasında kullanılan ampirik denklemlerin, özgül sıcaklığı akışkan sıcaklığına ve yakıt-hava oranına bağlı olarak belirleyen denklemler ile değiştirilmesi ve T700 türbin haritalarının ölçeklendirilmesi ile jenerik bir aerotermal model geliştirilmesi için de kullanılmıştır. Geliştirilen jenerik model, Lycoming T53 turboşaft motorunun durağan performansının simülasyonunda kullanılmıştır.