DEVELOPMENT OF AN UPWIND LINEARIZED HARMONIC FLOW SOLVER FOR TURBOMACHINERY FLOWS

---

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: ARAS SAYGIN

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Özgür Uğraş Baran

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Modern turbo makinelerin birçoğu, özellikle modern uçaklarda kullanılan turbofanlar ve turbojetler, birçok rotor-stator kademeler içerir. Tipik bir modern uçak motorunun rotor-stator sıralarının sayısı, fan-kompresör kısmı için 2 ila 20 ve türbin için 2 ila 7 arasındadır. Rotor-stator sisteminin kararsız HAD analizi, sıraların yüksek nispi hızı nedeniyle genellikle çok küçük zaman adımlarıyla yapılır. Bu HAD analizi, makul yakınsama elde etmek için satırların en az iki tam dönüşü için gerçekleştirilmelidir. Çalışmalar belirli makineler için aylarca sürebilir ve yine de simülasyonlar tasarım koşullarının yalnızca bir kısmını kapsayabilir. Bu çalışma sırasında rotor-stator problemleri için kullanılabilecek bir HAD yazılımı geliştirilmiştir. Çözüm stratejisi iki aşamadan oluşmaktadır. İlk adımda, her sıra için bağımsız kararlı çözümler elde edilir. Bu adımı, bozulma etkilerini frekans alanında çözüldüğü harmonik çözüm takip eder. Rotor-stator akışının kararsız davranışını elde etmek için, frekans alanındaki pertürbasyon etkilerinin çözümü zaman alanına dönüştürülür ve sabit çözüm ile üst üste bindirilir. Bu amaçla yeni bir doğrusallaştırılmış harmonik çözüm yaklaşımı geliştirilmiştir. Formülasyon, Akı Vektörü Aytıştırması metodolojisine dayanmaktadır. Yeni algoritma farklı şartlarda test edilmiştir. Bu çalışma sırasında açık kaynaklı flowPsi HAD kodu kullanılmış ve ve modifiye edilmiştir. Ardından zamandan bağımsiz çözücü ile birleştirilmiş yeni harmonik çözücü eklenmiştir. Bu çözücüde zamana bağlı çözümler, hem zamanda ilerleyen hem de harmonik çözücü tarafından hesaplanmaktadır. Yeni harmonik çözücü kabul edilebilir seviyede zamana bağlı çözümler vermektedir. Ana ilerleme, çözüm hızında elde edilmiştir. Bu alanda, çözücü, zamanda ilerleyen çözümlerden iki ve üç kademe daha hızlı çözümler elde edebilmektedir.