Analysing the performance of a compressor impeller for a micro gas turbine
Bindeman, Marco (2019-04)
AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie projek beoog om numeries die prestasie van mikro-gasturbine kompressors rotor te evalueer, asook die 1-dimensionele (1-D) werkverrigting-berekeningskode wat ontwikkel is vir 'n interne analise van die rotors. Die mikpunt van die verbeterde kode is om die prestasie van die radiale vloei en die gemengde-vloei rotors akkuraat te voorspel. Daar is vele moontlike toepassings vir mikro-gasturbines. Mikro-gasturbines kan spesifiek gebruik word vir die aandrywing van onbemande vliegtuie. Gemengde-vloei kompressors bied die geleentheid om die voorste area van 'n mikro-gasturbine-enjin te verklein, terwyl dit 'n hoë drukverhouding en 'n dryfkrag-tot-gewig verhouding behou. Die gebruik van gemengde-vloei rotors in mikro-gasturbines is dus aanloklik. Al is gedetailleerde aërodinamiese ontwerpe gewoonlik gebaseer op 2- of 3-dimensionele viskeuse vloei-analise, is 1- dimensionele analises met empiriese werksinsette en werksuitsette se modelle die basis vir die meeste aërodinamiese prestasie-analises. Deur die 1-D werkverrigtingberekeningvloei analise te gebruik, kan die navorser ook meervoudige geometrieë analiseer in 'n kort tydperk, deur slegs die hoogs presterende geometrieë te analiseer met 3-D berekenings vloeidinamika. Twee areas van die werkverrigtingberekeningskode is geïdentifiseer om te verbeter. 'n Nuwe glipfaktor formulering, wat beide die radiale en die aksiale vloei komponente in ag neem, is geïmplementeer. Tweedens is 'n alternatiewe posisie vir die inter-lem keëlarea voorgestel, wat die area tussen die hoof lem en die sekondêre lem in ag neem, eerder as die area naby die inlaat wat effektief tussen die hooflemme is. Die kode is aangepas om die keëlparameters te bereken vir die alternatiewe posisie en twee iterasies van die kode is vervolgens geskep. Die eerste een is die toepassing van die nuwe glipfaktor en tweede, die toepassing van beide die nuwe glipfaktor en 'n alternatiewe keëlposisie. Drie verskillende rotors, waarvan een 'n gemengde-vloei rotor was, is geanaliseer deur die aangepaste werkverrigting-berekeningskode te gebruik en die resultate is gevalideer met 3-dimensionele berekenings vloeidinamika. Die nuut aangepaste 1-D werkverrigting-berekeningskode het bevind dat die voorspelling van die gemengde-vloei rotors se prestasie, redelik goed is. Die werkverrigtingberekeningskode het beide die drukverhouding en die isentropiese doeltreffendheid (totaal-tot-totale) met 1,6% en 2,8% afsonderlik oorskat, terwyl dit ook 'n groter werksbestek voorspel het. Die drukverhouding van die sentrifugale rotors was onderskat met 'n gemiddelde 15%, terwyl die isentropiese doeltreffendheid voorspel was binne 3%. Dit is wel bevind, dat die lem se uitlaathoek van 90 'n nadelige effek op die prestasievoorspelling van die kode het.
Please refer to this item in SUNScholar by using the following persistent URL: http://hdl.handle.net/10019.1/106209