İHA'larda itki için kullanılan mikro turbojet motorların hava kompresörünün termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of the air compressor of micro turbojet engine used for propulsion in UAVs
Yazar: ALI ISMAYILLI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT SAMİ BÜKER
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uçak Mühendisligi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Mikro turbojet motorlar, modern havacılık ve havacılık endüstrisi için önemli bir ilgi odağı haline gelmiştir. Bu motorların performansını ve verimliliğini artırmak, daha etkili ve sürdürülebilir hava taşıtlarının geliştirilmesine katkı sağlamaktadır. Bu bağlamda, radyal hava kompresörlerinin tasarımı ve analizi, motorun verimliliği ve performansı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Bu tez çalışmasının temel amacı, mikro turbojet motorunun radyal hava kompresörünün performansını termodinamik analizler yoluyla incelemek ve değerlendirmektir. Bu analizler sayesinde, üç farklı kompresör modelinin, farklı devir hızlarında (45500 rpm, 55500 rpm ve 65500 rpm) belirli şartlar altında nasıl çalıştığı incelenmiştir. 12 adet kanat sayısı ve üç farklı tam kanat profiline sahip radyal kompresör modeli tasarlanmış, analizler sonucunda en iyi performansı veren modeller belirlenmiştir. CFD analizleri, hava akışının iç yapısını, basınç dağılımlarını ve hız profillerini ayrıntılı bir şekilde incelemeyi sağlayarak kompresörlerin performansını anlamaya yardımcı olmuştur. Daha sonra, yapılan sistemlere enerji ve ekserji analizleri uygulanmıştır. Enerji verimlilikleri her üç kompresör için sırasıyla %94.29, %94.44 ve %94.68;  ekserji verimlilik değerleri ise sırasıyla %79.25, %86.02 ve %81.70 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak bu çalışma, mikro turbojet motorlarının radyal hava kompresörlerinin performansını anlamak ve optimize etmek için bir ön analiz sunmaktadır. Elde edilen veriler, motor tasarımlarının geliştirilmesi ve havacılık endüstrisinde daha etkili çözümlerin bulunması için bir kaynak oluşturabilecektir.

Abstract:
Micro turbojet engines have drawn significant attention in the modern aviation and aerospace industry. Enhancing the performance and efficiency of these engines contributes to the development of more effective and sustainable air vehicles. In this context, the design and analysis of radial air compressors play a pivotal role in the efficiency and performance of such engines. The primary objective of this study is to investigate and evaluate the performance of the radial air compressor of a micro turbojet engine through thermodynamic analysis. Through these analyses, the operation of three different compressor models at varying rotational speeds (45500 rpm, 55500 rpm, and 65500 rpm) under specific conditions has been examined. The CFD analyses have enabled a comprehensive understanding of the internal flow structure, pressure distribution, and velocity profiles, thereby aiding in the comprehension of compressor performance. Subsequently, the acquired CFD data have been utilized in energy and exergy analyses. The energy efficiencies for the three compressors were calculated as %94.29, %94.44, and %94.68, respectively, while the exergy efficiency values were found to be %79.25, %86.02, and %81.70, respectively. In conclusion, this study provides a preliminary analysis for comprehending and optimizing the performance of radial air compressors in micro turbojet engines. The obtained data can serve as a resource for advancing engine designs and discovering more efficient solutions within the aviation industry.