Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Ender HEPKAYA
Danışman: Nuri Yücel
Özet:
Gaz türbinli motorların yanma odaları oldukça karmaşık fiziksel olguların gerçekleştiği motor bileşenleridir. Bununla birlikte tasarım ihtiyaçları neticesinde kullanılan yakıt besleme ve soğutma yapılarının varlığı, geometrik yapının da karmaşıklaşmasına yol açmıştır. Yanma odası teknolojilerinin geliştirilmesi sırasında hem gerçekçi yanma odaları hem de belirli olguları daha detaylı incelemek amacıyla basitleştirilmiş (model) yanma odaları üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında da modern gaz türbini yanma odalarında sıkça kullanılan ön-film oluşumlu ve havayla parçalamalı bir atomizere sahip, basitleştirilmiş yanma odası üzerinde sayısal çözümler ve kullanılan modellerin deneysel verilerle doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ilk olarak, kullanılan jet yakıtının özellikleri ile uyumlu olacak biçimde çok bileşenli temsili bir jet yakıtı oluşturulmuş ve bu karışımın kimyasal davranışı incelenmiştir. Ardından, çalışmada kullanılacak sayısal ağ ve LES türbülans yaklaşımının uygunluğunu araştırmak için tepkimesiz akış analizleri gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarının, yanma odasına ait PIV ölçümleriyle kıyaslandığında oldukça uyumlu olduğu görülmüştür. Tepkimeli analizlere geçildiğinde ise, ön-film oluşumlu havayla parçalamalı atomizerin davranışını yansıtacak iki farklı yakıt besleme yaklaşımı denenmiştir. Bu yaklaşımlardan ilki, film yüzeyinde yakıt damlacıklarının jet oluşturarak kayması ve yanma odasına girmesi, diğer yöntem ise döndürücü çıkışından belirli bir dağılım ile yanma odasına gönderilmesidir. Analizler sonucunda yakıt damlacık dağılımının hem akış alanı hem de sıcaklıklar üzerinde önemli bir etkisinin olduğu görülmüştür. Deneysel verilerle kıyaslandığında, döndürücü çıkışından besleme yöntemiyle en iyi sonuçların elde edildiği görülmüştür. Tepkimeli akışta tür bir atomizerin oluşturduğu sprey dağılımı ve yanma davranışının doğrulanması ve farklı yakıt enjeksiyonu stratejilerinin etkilerinin incelenmesi bu tez çalışmasının yenilikçi ve özgün yönünü ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, model doğrulama çalışmasının ardından farklı modelleme yaklaşımlarının etkisi de parametrik biçimde araştırılmış ve sayısal yanma analizlerinin sonuçlarına olan etkileri tez çalışmasında sunulmuştur.
| Anahtar Kelimeler : Gaz türbinleri, yanma odası, yakıcı, jet yakıtı, atomizasyon, yanma, HAD, BBB, FGM |