Gaz türbinli bir yanma odası için melez yayıcı performans analizi

Havacılıkta yaygın bir kullanım alanına sahip gaz türbinli motorların, icra ettikleri görevler ve çalışma koşulları bakımından güçlü, hafif ve verimli olmaları beklenmektedir. Bu isterleri sağlamak amacıyla yürütülen optimizasyon çalışmalarında, motorun ana bileşenlerinden olan kompresör ile yanma odası arasındaki aerodinamik uyum kritik öneme sahiptir. Kompresörden çıkan yüksek hızlı havanın, yanma verimini artırmak amacıyla genişleyen bir kesitte (yayıcı) yavaşlatılarak basıncının artırılması gerekmektedir; ancak bu işlem aerodinamik kayıplara ve akış ayrılmalarına yatkındır. Bu çalışmada, yayıcı uzunluğunu kısaltarak motor ağırlığını düşürmeyi hedefleyen "melez yayıcı" konseptinin aerodinamik performansı incelenmiştir. Literatürdeki deneysel veriler (Stieglmeier vd., 1989) referans alınarak doğrulanan Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) modelinde, 𝑘−𝜔 𝑆𝑆𝑇 türbülans modeli kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. %5 sabit tahliye oranıyla yürütülen parametrik analizlerde, tahliye boşluğu geometrisi, tahliye mesafesi ve akış içi engel elemanlarının etkileri araştırılmıştır. Analizler sonucunda, ikinci yayıcı açısının 45° ve geçiş mesafesinin 2 mm olduğu geometri (Durum 4), laboratuvar ölçeğinde 0.4718 statik basınç geri kazanım katsayısı (𝐶𝑝) ve 0.1473 toplam basınç kayıp katsayısı (K) ile optimum tasarım olarak belirlenmiştir. Çalışma gerçek motor koşullarına (Re=20*10^4) uyarlandığında ise performans katsayısı (𝐶𝑝) 0.8461 değerine ulaşmıştır. Ayrıca, akış içi engel analizlerinde konik yönlendiricilerin küresel geometrilere kıyasla akış ayrılmasını daha etkin önlediği tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, önerilen melez yayıcı tasarımının kısa mesafede yüksek genişleme açılarına imkan tanıyarak kompakt ve yüksek verimli bir çözüm sunduğunu göstermektedir.