Development of Aero-Thermodynamic Cycle Design Code for Turboshaft Engines and Investigation of Fouling Effects on Performance
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: UMUT SADIKOĞLU
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Özgür Uğraş Baran
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
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.