Numerical modeling of charring ablative thermal protection systems under aerodynamic heating

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: VOLKAN COŞKUN

Danışman: CÜNEYT SERT

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez kapsamında; aerodinamik ısınmaya maruz kalan kömürleşerek aşınan yalıtım malzemelerinin detaylı olarak modellenmesi ele alınmıştır. Kömürleşerek aşınan yalıtım malzemelerinin ısıl yük altındaki davranışını, farklı varsayımlar altında tahmin etmeye izin veren bir sayısal hesaplama aracı geliştirilmiştir. Geliştirilen hesaplama aracı, farklı detay seviyelerinde analizler yapılmasına izin vermektedir ve bir kimyasal kinetik hesaplama kütüphanesi ile birlikte çalışmaktadır. Kömürleşerek aşınma olgusu detaylı olarak anlatılmış ve temel korunum denklemleri verilmiştir. Gözenekli katı matris yapısı ve içerisindeki gaz bileşimi arasında oluşabilecek ısıl dengesizlik, çift sıcaklık yöntemi ile modellenmiştir. Reaktif gaz bileşiminin gözenekli katı matris içerisindeki haraketi reaktör ağ sistemi oluşturularak çözülmüştür. Bu yöntem sayesinde, farklı içeriklere sahip gaz bileşimleri farklı reaksiyon mekanzimaları ile kolayca modellenebilmektedir. Ayrıca, bu yöntem gelecekte yapılması muhtemel detay modelleme çalışmalarına da olanak vermektedir. Doğrulama çalışmaları ile geliştirilen hesaplama aracının güvenilirliği gösterilmiştir. Kimyasal ve termal dengesizlik varsayımlarının sonuçları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ek olarak, gözenekli yapı parametrelerinin (gözeneklilik ve geçirimlilik) de sonuçlar üzerindeki etkileri incelenmiştir.