Jet çarptırma ile gaz türbinli motorların soğutulması

Abstract

Çalışma kapsamında gaz türbinli motorlar özelinde jet çarptırma ile soğutma sistemi incelenmiştir. Öncelikle geniş bir perspektif ile literatür taranmış ve motor çalışma prensipleri ısı ve akış açısından değerlendirilmiştir. Gaz türbinli motorlar üzerinde yaygın olarak kullanılan soğutma sistemleri araştırılmış ve bunlardan yanma odası ve türbin soğutma sisteminde yaygın olarak kullanılan jet çarptırmalı soğutma sistemi detaylı bir şekilde incelenmiştir. Isı transferi ve akışkanlar dinamiği açısından nümerik modellemenin ve analizlerin yapılabilmesi ve bu analizlerdeki yaklaşık hata miktarının belirlenmesi için deneysel ve nümerik veriler ışığında bir doğrulama çalışması gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma ile belirlenen metot sürdürülerek nümerik analizler, ANSYS FLUENT yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Soğutma tasarımına etki eden soğutma parametreleri belirlenmiş ve yanma odası kubbe bölgesi için elde edilen bir geometri üzerinde dört farklı soğutma konfigürasyonu belirlenmiştir. Bu konfigürasyonlar ve tasarım parametreleri bir araya getirilerek bir dizi nümerik analiz gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak en iyi soğutmayı sağlayan konfigürasyon belirlenmiş ve yorumlanmıştır.

The aim of this study is to numerically investigate the jet turbines and cooling systems. First of all, the literature review has been conducted from a wide perspective and the principles of engine operation have been evaluated in terms of the heat and fluid flow. Commonly used cooling systems on gas turbine engines have been investigated, and the jet impingement cooling system, which is widely used in the combustion chamber and turbine cooling system, has been studied in detail. A validation study was carried out in the light of experimental and numerical data in order to perform realistic numerical modeling and analysis in terms of heat transfer and fluid dynamics and to determine the magnitude of the numerical error amount in these analyzes. Numerical computations were carried out by using ANSYS FLUENT program. Cooling parameters affecting the cooling design were determined and four different cooling configurations were determined on a geometry obtained for the combustion chamber dome zone. These configurations and design parameters were combined to provide several numerical analyzes. As a result, the best cooling configuration has been determined and interpreted