İtki sistemlerinde entropi modellemesi
Entropy modelling in propulsion systems
Yazar: MEHMET EMİN ÇILGIN
Danışman: PROF. DR. ÖNDER TURAN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation
Dizin: Ekserji = Exergy ; Enerji = Energy ; Entropi = Entropy ; Gaz türbini = Gas turbine ; Tahrik sistemleri = Propulsion systems

Özet:
Çevresel sürdürülebilirlik için mevcut enerji kaynaklarının daha verimli kullanımı zorunlu kılmaktadır. Artan uçak ve uçuş sayıları, uçaklarda kullanılan itki sistemlerinin performanslarının analizlerini ve verimlerini artırma ihtiyacı meydana getirmektedir. Bu tez kapsamında turbojet ve turbofan motorların performansları ve entropi üretimleri, performans parametreleri ve termodinamiğin birinci ve ikinci yasalarına dayanarak analiz edilmiş, farklı uçuş fazları için entropi modeli geliştirilmiştir. İtki sistemleri üzerinde yapılan termodinamik analizler ile tersinmezliklerden dolayı meydana gelen özgül entropi değerleri ve entropi üretimleri hesaplanmıştır. Tezde ayrıca deneysel bir turbojet motorunun termodinamik analizi farklı doğrusal olmayan yükler için gerçekleştirilmiştir. Turbojet motorun off-dizayn analizleri sonucunda yanma odasında meydana gelen entropi üretimi, 48500 ve 39770 RPM değerleri için sırasıyla, 1,08506 kJ/kg.K ve 0,956 kJ/kg.K olarak hesaplanmıştır. Turbojet motorun atık enerji oranı 39770 RPM'de 0,58 değerini alırken maksimum devir olan 48500 RPM'de 0,70 olarak hesaplanmıştır. Turbojet motorun yararlı enerji oranı ise minimum ve maksimum devir aralığında 0,738 ve 0,435 değerleri arasında değişmektedir. Güç ayarlarının turbojet motor ve bileşenlerinin ekserjetik performansı üzerindeki etkileri, enerji, ekserji ve eksergo-sürdürelebilirilik metrikleri kullanılarak incelenmiştir.

Abstract:
More efficient use of existing energy resources is necessary for environmental sustainability. The increasing number of aircraft and flights creates the need to analyze the performance of propulsion systems used in aircraft and to increase their efficiency. In this thesis, performances and entropy productions of turbojet and turbofan engines were analyzed based on performance parameters and the first and second laws of thermodynamics, and an entropy model was developed for different flight phases. The specific entropy values and entropy productions due to irreversibility were calculated by thermodynamic analyzes on the propulsion systems. Thermodynamic analysis of an experimental turbojet engine is also carried out for different nonlinear loads. As a result of the off-design analysis of the turbojet engine, the entropy generation in the combustion chamber was calculated as 1,08506 kJ/kg.K and 0,956 kJ/kg.K for 48500 and 39770 RPM values, respectively. While the waste energy ratio of the turbojet engine was 0,58 at 39770 RPM, it was calculated as 0,70 at the maximum speed of 48500 RPM. The useful energy ratio of the turbojet engine varies between 0,738 and 0,435 in the minimum and maximum rev range. The effects of power settings on the exergetic performance of the turbojet engine and its components were investigated using energy, exergy and exergo-sustainability metrics.