TURBOFAN MOTOR İÇİN EKSENEL AKIŞLI KOMPRESÖR TASARIMI VE ANALİZİ

Year 2020, Volume: 16 Issue: 1, 1 - 24, 29.04.2020

Doğuş Özkan , Kadir Büyükhamurkar

Abstract

Turbofan motorları, yolcu uçaklarını
veya savaş jet uçaklarını hareket ettirmek için nozülden gelen yüksek sıcaklık
ve basınç gazlarını kullanarak itme kuvveti sağlamak için kullanılır. Turbofan
motorları, yüksek mühendislik bilgisi ile üretilen eksenel fan, kompresör,
yanma odası, türbin gibi karmaşık parçalardan oluşur. Bu nedenle, iyi
tasarlanmış, analiz edilmiş ve üretilmiş olmalıdır. Bu çalışmada, bir savaş
uçağı turbofan motorunun eksenel kompresörü AxStream yazılımı ile tasarlanmış
ve analiz edilmiştir. Sonuçlar gerçek turbofan motor ölçüm değerleri ile
karşılaştırılmış, ayrıca kompresör tasarım parametrelerini değerlendirmek için
hesaplamalı akışkan dinamiği ve gerilme analizi yapılmıştır. Sonuçlar,
tasarlanan kompresörün poliprotik verimliliğinin gerçek kompresörden % 2 daha
yüksek olduğunu göstermiştir. Ayrıca, tasarlanan kompresörün çıkışında gerçek
kompresör göre benzer basınç ve sıcaklık elde edilmiştir.

Keywords

Turbofan Motor, Eksenel Kompresor, AxStream, Hesaplamalı Akışkan Dinamiği

DESING AND ANALYSIS OF AN AXIAL COMPRESSOR FOR A TURBOFAN ENGINE

Abstract

Turbofan
engines are used to provide thrust force by using the high temperature and
pressure gases flow from the nozzle to move passenger planes or war jet planes.
Turbofan engines consist of complicated parts such as axial fan, compressor,
combustion chamber, turbine, which are manufactured with high engineering
knowledge. Therefore, it needs to be well designed, analyzed and manufactured. In
this study, an axial compressor of a warplane turbofan engine was designed and
analyzed with AxStream software. Results were compared with real turbofan
engine measured values, furthermore, computed flued dynamic and strain analysis
were performed to evaluate compressor design parameters. Results showed that
the polyprotic efficiency of the designed compressor was 2 % higher than the
actual compressor. Furthermore, similar pressure and temperature were obtained
at the outlet of the designed compressor. 

Keywords

Turbofan Engine, AxStream, Axial Compressor, Computed Fluid Dynamics

References

• [1] Bathie, W.W., (1996). Fundamentals Of Gas Turbines, Second Edition, John Wiley&Sons Inc., Canada.
• [2] Eyüp, Ö., (1997). Türbin Motorlarının Aerotermodinamiği ve Mekaniği Esaslar ve Uygulamalar, Birsen Yayın Evi, İstanbul.
• [3] Fletcher, P. Philip, W.P., (2004). Gaz Turbine Performance, Second Edition, Blackwell Publishing company, Malden, MA, USA.
• [4] Giampaolo, T., (2006). Gas Turbine Handbook: Principles and Practices, Third Edition, The Fairmont Press., USA.
• [5] Arthur, G.J., (1994). Turbine Design and Application, NASA Scientific and Technical Informantion Program, Washington D.C., USA.
• [6] Rama, G.S.R., Aijaz, K.A., (2003). Turbomachinery Design and Theory, Marcel Dekker Inc., USA.
• [7] Theodero, G., (2001). Compressor Performance: Aerodynamics For The User, Second Edition, Elsevier Science & Technology Books, U.S.A.
• [8] Dorfner, C., Hergt, A., Nicke, E., & Moenig, R. (2011). Advanced Nonaxisymmetric Endwall Contouring for Axial Compressors by Generating an Aerodynamic Separator—Part I: Principal Cascade Design and Compressor Application. Journal of Turbomachinery, 133(2), 021026.
• [9] Richard, H.T.C., (1981). Gas Turbine Engineering Applications, Cycles and Characteristics, The Macmillan Press LTD., London/United Kingdom.
• [10] Horlock J.H. (2003). Advanced Gas Turbine Cycles, Elsevier Science LTD., Oxford, United Kingdom.
• [11] Samad, A., Kim, K.-Y. (2008). Shape optimization of an axial compressor blade by multi-objective genetic algorithm. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, 222(6), 599–611.
• [12] Yamada, K., Furukawa, M., Nakakido, S., Matsuoka, A., & Nakayama, K. (2015). Large-Scale DES Analysis of Unsteady Flow Field in a Multi-Stage Axial Flow Compressor at Off-Design Condition Using K Computer. Volume 2C: Turbomachinery.
• [13] Moroz, L., Govorushchenko, Y., Pagur, P. (2006). A Uniform Approach to Conceptual Design of Axial Turbine / Compressor Flow Path, 3rd International Conference, The Future of Gas Turbine Technology, 1-11.
• [14] Boyce, M.P., (2006). Gas Turbine Engineering Handbook, Third Edition, Oxford, UK.
• [15] Ikeguchi, T., Matsuoka, A., Sakai, Y., Sakano, Y., & Yoshiura, K. (2012). Design and Development of a 14-Stage Axial Compressor for Industrial Gas Turbine. Volume 8: Turbomachinery, Parts A, B, and C.