Scimitar motorunun 5.0 mach hızda enerji ve ekserji esaslı termodinamik analizi

Scimitar motoru ile ilgili literatürde az sayıda çalışma mevcuttur ve bunların çoğu Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ya da simülatör kullanımı ile gerçekleştirilmiştir. Motordaki proseslerin termodinamik modelinin ayrıntılı gösterildiği bir çalışmanın literatürdeki eksikliğinin belirlenmesi üzerine bu tez çalışması başlatılmıştır. Scimitar motoru, 5.0 Mach uçuş hızına çıkabilmek için üç farklı jet motorunun özelliklerine sahip olan bir roket motorudur. Bu üç mod sırasıyla turbofan, ramjet ve hava-turborokettir. Scimitar motoru 0.0 ile 2.5 Mach hız aralığında turbofan modunda, 2.5 ile 5.0 Mach hız aralığında ramjet ve hava-turboroket modlarında, 5.0 Mach uçuş hızında ise bu tezin de konusu olan hava-turboroket modunda çalışmaktadır. Bu çalışmanın amacı, Scimitar motorunun 5.0 Mach uçuş koşullarında enerji ve ekserji esaslı termodinamik analizini yapmak üzere, motorun bir termodinamik analiz modelini oluşturmaktır. Hava, O2 ve N2'den oluşan bir ideal gaz karışımı olarak kabul edilmiştir. Havanın ve yanma ürünü gazların kimyasal kompozisyonunun ve yanma reaksiyonunun hesaplamada göz önünde bulundurulması önemini yakınsak-ıraksak lülede ve yanma odasındaki proseslerde göstermektedir. Yanma ürünü gazları hava olarak varsayarak değerlendirmek, yanma ürünü gazların yanma odası çıkış sıcaklığının yaklaşık olarak 400 K farkla belirlenmesine sebep olmaktadır. Bu çalışmada, motorun tüm bileşenleri için ayrı ayrı olarak ve ayrıca tümünü tek bir kontrol hacmi olarak kabul ederek, termodinamik modelini oluşturan bağıntılar ayrıntılı biçimde türetilmiştir. Ayrıca, montaj öncesi tepki kuvveti, özgül tepki kuvveti, birim tepki kuvveti için yakıt tüketimi, itme verimi, ısıl verim, toplam verim, ekserjitik verim, toplam ekserji yıkımı hızı, ekolojk performans katsayısı, ekserjitik sürdürülebilirlik göstergesi ve ekserji yıkım faktörü gibi performans parametreleri türetilmiş, hesaplanmış ve sonuçları literatürdeki simülatörle yapılmış analiz sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır.