6
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Küçük bir turbojet motor için yanma odası tasarımı, testi ve termodinamik analizi
Bu tezde, 400 N itkiye sahip küçük bir turbojet motorun hava parçalamalı, yakıt hava püskürtücülü yakıt besleme sistemine sahip düz akışlı bir yanma odasının tasarımı, performans testi ve termodinamik analizi yapılmıştır. Tez çalışması, düz akışlı bir yanma odası kavramsal, ön ve detay tasarım süreçlerini içermektedir. Yanma odası performans testlerinin gerçekleştirilebilmesi amacıyla ülkemizde ilk kez atmosferik bir yanma odası test düzeneğinin tasarımı ve kurulumu gerçekleştirilmiştir. Test sisteminde gerçekleştirilen deneysel çalışmalar sonucunda; yanma odasına ait basınç düşümü, çıkış sıcaklık profili, emisyon profilleri ve gömlek metal sıcaklığı parametreleri deneysel olarak ölçülerek teorik hesaplamalarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca yine bu çalışma kapsamında, ön tasarım hesaplamalarının daha etkin ve hızlı gerçekleştirilebilmesi için PreCoDe ismi verilen özgün bir akış yolu tasarım kodu geliştirilmiş ve doğrulanmıştır. Yazılımla hesaplanan maksimum gömlek metal sıcaklığı, sayısal hesaplamalarla 953 K, termal boya sonuçlarında ise 969 K olarak bulunmuş olup, teorik değerlerle deneysel sonuçların tutarlı olduğu görülmektedir. Son olarak da elde edilen yanma odası deneysel verileriyle ekserji hesaplamaları gerçekleştirilmiş ve yanma odası ekserji verimi % 49.4 olarak bulunmuştur. Yapılan bu tez çalışmasının önemli sonuçlarından biri ise gerçekleştirilen teorik hesaplamalar, tasarlanan test sistemi ve yapılan deneysel çalışmalarla, ülkemizde tasarlanacak olan gaz türbini yanma odasına ait AR-GE çalışmalarına önemli katkılar sağlayacak olmasıdır.
Füzelerde kullanılan deneysel bir turbomakinenin ekserji analizi
Bu çalışmada, Anadolu Üniversitesi Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi Test Laboratuvarı'nda bulunan deneysel bir TRS18 turbojet motorunun ekserji analizi yapılmıştır. Motora ait deneysel ölçüm verileri ile birlikte ölçülemeyen motor performans değerleri hesaplanarak, termodinamik bağıntılar yardımıyla ekserji analiz parametreleri ve ekserjetik-sürdürülebilirlik değerleri hesaplanmıştır. Yapılan testlerde, deneysel turbojet motorunun itkisi 1320 N, hava ve yakıt debisi sırasıyla 2,27 kg/s ve 0,042 kg/s olarak ölçülmüştür. Çalışmanın sonunda, kompresör, yanma odası ve türbin için ekserji verimleri sırasıyla % 91, % 60,4 ve % 77 olarak hesaplanırken, bu değer TRS18 turbojet motoru için % 42 olarak hesaplanmıştır. Yanma odası, kompresör ve türbin için ayrıca iyileştirilebilir ekserji potansiyel oranı, verimlilik kayıp oranı, yakıt yıkım oranı, bağıl ekserji yıkımı, yakıt/ürün ekserji faktörleri ve bağıl tersinmezlik parametrelerine göre motorun ekserjetik performansı hesaplanmıştır. Ayrıca atık ekserji oranı, ekserji geri kazanabilirlik oranı, ekserji yıkım faktörü, çevre etki faktörü ve ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi olmak üzere 5 parametre kullanılarak motorun ekserjetik-sürdürülebilirlik analizi yapılmıştır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlarla, TRS18 deneysel füze motorunun gerçek çalışma koşullarında komponentlerde meydana gelen tersinmezliklerin yeri ve büyüklüğü hesaplanabilmiştir. Gelecekte, bu çalışmadan yararlanarak ilgili füze motor sınıfına ait tasarım çalışmalarında enerji kayıplarının en aza indirilmesi ve performansın artırılması düşünülmektedir.
Gaz türbini yanma odaları için yeni bir ön tasarım metodolojisi
Bu tezde, tasarlanan ve imal edilen deneysel bir boru tip yanma odası, TEI bünyesinde kurulan atmosferik test riginde test edilerek yeni bir ön tasarım metodolojisi geliştirilmiştir. Çalışmada, yarı-ampirik korelasyonlara dayalı bir ön tasarım aracı oluşturulmuş olup akış dağılımı, alev sıcaklığı, gömlek sıcaklığı gibi tasarım parametreleri bu araç kullanılarak hesaplanmıştır. Ayrıca, HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizleri ve deneysel testlerle de geliştirilen program doğrulanmıştır. Geliştirilen tasarım kodu literatürde yer alan ağ yapısına sahip kodların aksine yanma odasının 1 mm'lik dilimlere bölünmesi ile elde edilen akış koordinatları üzerinden hesaplama gerçekleştirmektedir. 18 farklı noktada yapılan deney testlerinde test rigi hava debisi 0.035-0.510 kg/s, yakıt debisi 0.70-1.00 g/s, giriş sıcaklığı ise 400- 475 K aralıklarındaki değerler kullanılmıştır. Boru tip yanma odası testlerinde gömlek metal sıcaklığı, basınç düşümü ve egzoz emisyon testleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda, geliştirilen kod yardımıyla metal sıcaklıklarında maksimum sapma değeri 81 K ve basınç düşümü de %1,4 olarak hesaplanmıştır. Testlerde ayrıca karbon dioksit (CO2), oksijen (O2), karbon monoksit (CO), yanmamış hidrokarbon (CxHy) ve azot oksit (NOx) gibi emisyon değerlerinin de bir boyut için kabul edilebilir sınırlar içinde olduğu görülmüştür. Gaz türbinleri yanma odası ön tasarım süreçleri için ticari bir yazılım bulunmamakta olup bu çalışmada geliştirilen tasarım kodu özgün yanma odası tasarımlarına katkı sağlayacağı gibi, yüksek maliyetli detay tasarım süreçlerinin kısalmasına da fırsat tanıyabilmektedir.
Tek motorlu bir İHA için pervane seçimi ve analizi
Bu çalışmanın amacı pervane performansına etki eden önemli faktörlerin belirlenmesi ve bir insansız hava aracı için seçilen 1.8 m ve 2.0 m çaplarında, değişken hatveli, iki farklı pervanenin performans analizlerinin yapılarak hangisinin tanımlanan görev için daha uygun olduğunu belirlemektir. Yapılan incelemede bilinen pervane teorilerinden, pervane performansına yönelik mevcut Hamilton Standart pervane grafiklerinden ve üreticiye ait pervane performans ve verim grafiklerinden yararlanılmıştır. Bu çalışmanın ilk kısmında pervane pal açısı, pervane pal geometrisi, pervane pal yükü, pervane kök geometrisi (shank form), sıkışabilirlik etkisi ve blokaj etkisi gibi parametrelerin pervane performansı üzerindeki etkileri araştırılmış ve elde edilen sonuçlar grafikler halinde sunulmuştur. İkinci aşamada pervanelerin dinamik koşullardaki verim, itki, hatve açısı gibi önemli parametreleri uçağın kalkış, tırmanış ve seyahat durumlarında 3 ayrı başlıkta incelenmiş sonuçlar kıyaslamalı bir şekilde grafiksel olarak sunulmuştur. Son durumda pervanelere ait gürültü incelemesi yapılarak çalışma sonlandırılmıştır.
Havalimanlarında sürdürülebilir enerji yönetim modeli
Son yıllarda havacılık sektörünün hızla büyümesi ve uçuş ağına yeni destinasyonların katılması havalimanı sayısında artışa neden olmuştur. Dinamik yapısı, 24 saat hizmet vermesi, uçuş operasyonlarının emniyetli şekilde gerçekleştirilmesi ve terminal binalarında yolcuların konfor şartlarının sağlanması havalimanlarında enerji tüketiminde artışa neden olmaktadır. Yüksek ve yoğun enerji tüketim sahaları olan havalimanlarında enerji yönetimi, enerji performansının sürekli iyileştirilmesi açısından önemli bir konu haline gelmiştir. Bu tezde sürdürülebilir kalkınma ilkeleri göz önünde bulundurularak havalimanları için bir enerji yönetim modeli önerilmiştir. Önerilen enerji etüt modelleri Uluslararası bir Havalimanı terminal binasına uygulanmıştır. Havalimanı için enerji performans göstergeleri istatistiksel bir yöntem olan regresyon analizi yardımıyla belirlenmiş ve matematiksel olarak ifade edilmiştir. Havalimanı terminal binasında hiçbir yatırım gerektirmeyen enerji tasarruf potansiyeli tez kapsamında belirlenmiş ve bu potansiyelin kazanılması ile ilgili yapılması gerekenler açıklanmıştır. Aynı zamanda terminal binasında iç hava kalitesi ölçümleri gerçekleştirilmiş ve sonuçları ile ilgili önerilerde bulunulmuştur. Terminal binasında enerji verimliliği ölçüm cihazları yardımıyla gerçekleştirilen detay etütlerle enerji-verimsiz noktalar tespit edilmiştir. Enerji etütleri yardımıyla enerji iyileştirme fırsatları belirlenmiş ve bu fırsatlarla ilgili eylem planları oluşturulmuştur. Eylem planları oluşturulurken sürdürülebilir kalkınma ilkeleri (ekonomik, çevresel ve sosyal) dikkate alınmıştır. Sonuç olarak belirlenen eylem planlarının uygulanması ile havalimanının enerji ve çevresel performansının önemli oranda iyileştirilebileceği görülmüştür.
Mikro / mini sınıf bir iha'nın elektrikli itki sisteminin matematiksel modellenmesi ve deneysel doğrulanması
Dünya çapında havacılık faaliyetlerine bakıldığında İnsansız Hava Aracı çalışmaları oldukça ilgi çekici konulardan birisi olarak görülmektedir. Ülkemizde havacılık faaliyetleri 1990'ların ortasından bugüne artan bir ivme ile ilerlemektedir. İHA faaliyetleri içerisinde de genelde itki sistemleri özelde ise elektrikli itki sistemleri çalışmaları önemli bir yer tutmaktadır. Ülkemizde havacılık endüstrisine bakıldığında İHA tasarımında itki sistemleri hesaplamaları ve analizleri büyük ölçüde profesyonel anlamda dışa bağımlı haldedir. Bu noktadan hareketle bu tez çalışması kapsamında mikro / mini sınıf bir İHA için elektrikli itki sistemi tasarımı yapılmış, bu tasarımın matematik modeli oluşturulmuş, bu model büyük ölçüde MATLAB / Simulink programına aktarılmış, uygun komponentler seçilerek belirli parametre değerleri çerçevesinde simülasyonlar gerçekleştirilip matematiksel modelin sağlaması yapılmış, daha sonra tüm bu itki sistemi komponentlerini ve ölçüm enstrümantasyonunu içeren bir deney düzeneği sistemi kurulmuş, 5 farklı PWM değeri kullanılarak hem pervanesiz hem de pervaneli durum için testler yapılmış, tüm bu test sonuçları önce değerlendirilmiş sonra da MATLAB / Simulink programı ile simülasyona sokulmuş ve nihayetinde tüm bu sonuçlar karşılaştırılarak analiz edilmiştir. Çalışma sonunda elde edilen sonuçlar, simülasyon ve test sonuçlarının büyük ölçüde örtüştüğünü göstermiştir.