Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Ender Can YAKAR
Danışman: Halit Karabulut
Özet:
Bir turbofan motor, güç üretim ve itki üretim üniteleri olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır. Güç üretim ünitesi kompresör, yanma odası, türbin ve nozuldan meydana gelmektedir. Güç üretim ünitesi yalnızca güç değil, aynı zamanda itkinin bir kısmını da üretmektedir. İtki, motorun egzoz nozulunda üretilmektedir. En çok kullanılan turbofan motorlardan biri CFM56-7B'dir ve bu motorlarda kullanılan nozul, yakınsak bir nozuldur. Bu tezde, yakınsak-ıraksak nozulun CFM56- 7B turbofan motorlarına uygulanabilirliği araştırılmıştır. Başlangıçta ANSYS Fluent kullanılarak CFM56-7B motorunun egzoz sisteminin iki boyutlu modelinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi yapılmıştır. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi ile elde edilen değerler, motorun referans değerleri ile karşılaştırıldığında nozul çıkış hızında %8,785, itki değerinde ise %19,919 fark olduğu gözlemlenmiştir. Böylece analiz metodunun, sağlıklı sonuçlar verebildiği tespit edilmiştir. Daha sonra sıkıştırılabilir akış bağıntıları kullanılarak Mach sayısının 1,3, 1,5, 2 ve 2,5 değerleri için tasarlanan dört farklı çan şekilli nozul üzerinde hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi yapılmıştır. Referans değerler ile karşılaştırmalar yapıldığında bu nozulların itki değerleri, referans değerlerden daha düşük çıkmıştır. 1,3 Mach ve 1,5 Mach için tasarlanan nozulların çıkış hızları, referans değerlere göre sırasıyla %32,909 ve %45,159 daha yüksek olmasına rağmen, bu durumun itkiyi iyileştirmeye yeterli olmadığı gözlemlenmiştir. Diğer iki nozulda ise nozul içinde şok dalgası oluşumları gözlenmiş ve bu nedenle nozul çıkışlarında büyük hız düşüşleri meydana geldiği görülmüştür. Bu hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizlerinin sonunda, çan şekilli nozulların CFM56-7B turbofan motorları için uygun olmadığı tespit edilmiştir. Daha sonra, motorun orijinal nozul tasarımına benzer olacak şekilde, izentropik akış formüllerinden nozul boyundaki her bir uzunluk değerine karşılık gelecek şekilde, akışkanın geçeceği alanların marching metodu ile hesaplanması ve bu hesaplara göre, iç çap ve dış çap değerlerinin belirlenmesi mantığı ile nozul tasarlanmıştır. Bu nozulların hesaplamalı akışkanlar dinamiği analiz sonuçlarına bakıldığında ise itki değerlerinin, orijinal CFM56-7B tasarımına göre yaklaşık olarak %29 daha iyi oldukları görülmektedir. Bu durumun nedeninin ise bu nozullarda, orijinal tasarıma göre daha iyi çıkış hızı elde edilmesi ve nozul çıkış alanının artması olduğu düşünülmektedir.
| Anahtar Kelimeler : Yakınsak-ıraksak nozul, süpersonik, şok dalgası, sıkıştırılabilir akış, mach, CFM56, ansys, turbofan |