Modeling and analysis of turbine blade's creep using computational fluid dynamics

Kaynaklarımız endişe verici bir oranda azalırken, küresel nüfus istikrarlı bir şekilde artıyor. Dünyanın enerji taleplerini karşılayabilmek için optimum verimliliğe sahip bir cihaza geçiş yapmamız zorunludur. Türbin bu açıdan çok uygun bir seçenektir; gaz türbinleri bu tür makinelerin başlıca örneğini oluşturur. Sürünme, mekanik yükleme ve yüksek sıcaklıklar altında meydana gelen kademeli ve zamana bağlı elastik olmayan deformasyonla karakterize edilen bir olgudur. Sürünme olgusuna sıklıkla dislokasyon hareketi, mikroyapı yaşlanması ve tane sınırlarında kavitasyon gibi çeşitli mikroyapısal yeniden düzenlemeler eşlik eder. Son yıllarda, yüksek sıcaklıklara maruz kalan yapılarda sünme davranışının anlaşılmasını geliştirmek için çok sayıda sayısal ve deneysel çalışma yapılmıştır. Göz önünde bulundurulan üç ana konu; sürünme kurucu ilişkisi, sürünme hasarı evrim denklemi ve sürünme ömrünü tahmin etme yöntemidir. Önceki araştırmalar, film soğutma, kaplama ve kanat eğriliği dahil olmak üzere çeşitli yöntemlerle gaz türbinlerinin verimliliğini ve kalitesini artırmaya odaklanmıştı. Bu teknikler, türbin kanatlarını türbin içindeki 1400°C'ye varan aşırı sıcaklıklardan korumayı ve böylece ömrünü uzatmayı amaçlamaktadır. Ancak bu yöntemlerin motorun verimliliği üzerindeki etkisi önceki araştırmalarda öncelikli olarak ele alınmamıştır. Bu çalışmanın amacı gaz türbinlerinin verimliliğini arttırmaktır. Türbin kanadının etkinliği, kaplama sonrasında türbine uygulanan sıcaklığa göre değerlendirilebilir. Mevcut çalışma, kanat yapısı üzerinde hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizi yapmak için tanımlanmış sıcaklık ve basınç değerlerini kullanan bir simülasyonu içermektedir. Bıçağın meshlenmesi ANSYS yazılımı kullanılarak gerçekleştirilecek ve sonlu elemanlar yöntemi (FEM) hesaplamaları yapılacaktır. Değişen kanat sayılarına sahip gaz türbinindeki sıcaklık ve CFD analizine ilişkin bu hesaplamalardan elde edilen sonuçlar, optimum verim noktasının belirlenmesi için karşılaştırılacaktır.