Eksenel kompresörün üç boyutlu sayısal incelemesi
3D numerical investigation of axial compressor
Yazar: MURAT TAŞTAN
Danışman: DOÇ. DR. İLKER YILMAZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation
Dizin: Eksenel akışlı kompresör = Axial flow compressor ; Rotor kanadı = Rotor blade ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic

Özet:
Bu çalışmada gaz türbinli bir motorda kullanılan eksenel tip kompresörün sayısal akışkanlar dinamiği programı FLUENT kullanılarak üç boyutlu simülasyonu yapılmıştır. Simülasyonda farklı işletme şartlarında basınç, sıcaklık ve türbülanslı kinetik enerji dağılımları elde edilmiştir. Kompresör devri ve hava giriş sıcaklığının kompresör verimine etkisi ayrıca incelenmiştir. Sayısal çalışma, dört farklı kompresör devri (10000 rpm, 20000 rpm, 30000 rpm ve 37500 rpm )ve dört farklı kompresör hava giriş sıcaklığında (263 K, 273 K, 288 K ve 303 K) gerçekleştirilmiştir.Bu tez çalışması altı bölümden oluşmaktadır. Tezin ilk bölümünde konu ile ilgili literatür araştırılması verilmiştir, ikinci bölümde gaz türbinli motorlarda kullanılan kompresörler ve gaz türbini çevrimi incelenmiştir. Üçüncü bölümde sayısal akışkanlar dinamiğinin temel prensiplerine yer verilmiş, dördüncü bölümde kompresörün modellemesi yapılmıştır. Beşinci bölümde ise sayısal sonuçlar sunulmuş ve tartışılmıştır. Tezin son bölümde ise sonuçlar verilmiştir.Kompresör giriş sıcaklığının artması ile kompresörün kademeleri arasında hız ve basınç değerlerinde artış olduğu tespit edilmiştir. Aynı hava giriş sıcaklığında kompresör devrinin artması ile kompresör çıkış basıncı arttığı, kompresör çıkış hızının arttığı, türbülanslı kinetik enerji arttığı belirlenmiştir. Aynı kompresör devir sayısında hava giriş sıcaklığının artması ile (irtifanın azalması) kompresör çıkış sıcaklığı ve basınç değerlerinin arttığı türbülanslı kinetik enerjinin arttığı tespit edilmiştir. Kompresör devir sayısının artması ile kompresör izantropik veriminin arttığı belirlenmiştir. Daha yüksek hava giriş sıcaklıklarında daha yüksek kompresör verimleri elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, 3D simulations of axial compressor of gas turbine engine have been carried out by using computational fluid dynamics program; FLUENT. In the simulation, distributions of total pressure, temperature, and turbulence kinetic energy and its dissipations are obtained at different operating conditions. The effects of compressor rotational speed and inlet air temperature on the efficiency of compressor have also been investigated.Numerical study have been performed for different operating conditions including four different compressor rotational speeds and inlet air temperatures.This thesis consists of six sections. In the first section of the thesis literature research about the subject is given, the second section includes researches on compressors used in gas turbine engines and gas turbine cycle (as called Brayton cycle). The third section is consist of the basic principles of computational fluid dynamics. Modeling of the compressor is performed in the fourth section. Numerical results were presented and discussed in the fifth section of thesis. The results are given in the final section of the thesis.Rotational speed and pressure values between compressor stages were found to be increased by the increasing inlet temperature of the compressor. It is noted that, with the same air inlet temperature and with an increase in compressor rotational speed; compressor outlet pressure, compressor outlet speed and turbulent kinetic energy increases. With the same compressor rotational speed and with an increase in air inlet temperature (decrease in altitude), it is noted that compressor outlet temperature, pressure values and turbulent kinetic energy increases. It is found that if compressor rotational speed increases, compressor?s isentropic efficiency increases. With the use of higher air temperature inlet values, higher compressor yield values are obtained.