Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

An accelerated aerodynamic optimization approach for a small turbojet engine centrifugal compressor

Küçük turbojet motoru santrifüj kompresörü için hızlandırılmış aerodinamik optimizasyon yaklaşımı

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 255834 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Centrifugal compressors are widely used in propulsion technology. As an important part of turbo-engines, centrifugal compressors increase the pressure of the air and let the pressurized air flow into the combustion chamber. The developed pressure and the flow characteristics mainly affect the thrust generated by the engine.The design of centrifugal compressors is a challenging and time consuming process including several tests, computational fluid dynamics (CFD) analyses and optimization studies. In this study, a methodology on the geometry optimization and CFD analyses of the centrifugal compressor of an existing small turbojet engine are introduced as increased pressure ratio being the objective. The purpose is to optimize the impeller geometry of a centrifugal compressor such that the pressure ratio at the maximum speed of the engine is maximized. The methodology introduced provides a guidance on the geometry optimization of centrifugal impellers supported with CFD analysis outputs.The original geometry of the centrifugal compressor is obtained by means of optical scanning. Then, the parametric model of the 3-D geometry is created by using a CAD software. A design of experiments (DOE) procedure is applied through geometrical parameters in order to decrease the computation effort and guide through the optimization process. All the designs gathered through DOE study are modelled in the CAD software and meshed for CFD analyses. CFD analyses are carried out to investigate the resulting pressure ratio and flow characteristics.The results of the CFD studies are used within the Artificial Neural Network methodology to create a fit between geometric parameters (inputs) and the pressure ratio (output). Then, the resulting fit is used in the optimization study and a centrifugal compressor with higher pressure ratio is obtained by following a single objective optimization process supported by design of experiments methodology.

Summary:

Santrifüj kompresörler itki sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Motora giren havanın basıncını artırarak ve basınçlı havanın yanma odasına ulaşmasını sağlayarak, turbo-motorlarda önemli bir rol oynamaktadır. Ortaya çıkan basınç ve akış karakteristiği motor tarafından üretilen itki üzerinde önemli etki yapmaktadır.Santrifüj kompresör tasarımı bir çok testi, sayısal akışkanlar dinamiği analizlerini ve optimizasyon çalışmalarını kapsayan uzun soluklu bir prosestir. Bu çalışmada, varolan küçük bir turbojet motoruna ait santrifüj kompresörün basınç oranını artırmaya yönelik geometri optimizasyonu ve sayısal analizlerine ait yöntemler üzerinde durulmuştur. Turbojet motorunun maksimum açısal hızında ortaya çıkan basınç oranının maksimize edilmesi ve böylece bu koşulda elde edilen itkinin artırılması amaçlanmaktadır. Yapılan çalışma ile sayısal akışkanlar dinamiği destekli geometri optimizasyonu üzerine bir yöntem sunulmuştur.İlk olarak eldeki turbojet motorunun orjinal kompresör geometrisi optik tarama metodu ile elde edilmiştir. Elde edilen modelin bir CAD yazılımı aracılığıyla üç boyutlu parametrik modeli hazırlanmıştır. Oluşturulan parametre (değişken) listesi kullanılarak, sayısal analiz sayısını azaltmak, dolayısıyla analiz süresini kısaltmak ve optimizasyon çalışmasına yol göstermesi amacıyla deney tasarımı metodu kullanılmıştır. Deney tasarımı sonucunda oluşan tasarımların önce üç boyutlu modeli oluşturulmuş ve oluşturulan modelde CFD analizlerinde kullanılmak üzere ağ yapısı kurulmuştur. Tüm modeller için CFD analizleri yapılmış ve kompresör basınç katsayıları ve akış karakteristikleri incelenmiştir.Çalışmanın girdileri olan geometri değişkenleri ile CFD çalışmalarında elde edilen çıktılar arasındaki ilişki yapay sinir ağı yöntemi kullanılarak oluşturulmuş ve bu çalışma sonucunda, deney tasarımı metodu ile desteklenmiş bir optimizasyon çalışması ile daha yüksek basınç katsayısına sahip yeni bir santrifüj kompresör geometrisi elde edilmiştir.