DEVELOPMENT OF AN AUTOMATIC DESIGN AND ANALYSIS TOOL FOR AXIAL FLOW COMPRESSORS

Authors : Necmettin Anıl Kündeş KÜNDEŞ, Mehmet AKSEL, Özgür BARAN

Pages : 179-190

View : 16 | Download : 11

Publication Date : 2019-10-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu makale, eksenel kompresörlerin tasarım aşamasında kullanılmak üzere geliştirilen bir tasarım ve analiz aracını sunmaktadır. Bu tasarım aracı birbiriyle uyumlu çalışan beş bölümden oluşmaktadır. Orta çizgi tasarım aracı, kanat geometrisini parametrik hale getiren bir araç ile devam eder. 3B kanat geometrisi oluşturulduktan sonra, yüksek kaliteli düzenli çözüm ağı oluşturulur. Ardından süreç Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) çözümleri ile tamamlanır. Bu yeni araç dâhilinde yer alan tüm bileşenler ya yeni geliştirilmiştir ya da araştırma grubu içinde geliştirilmiş çözücülerden yararlanarak elde edilmiştir. Çok kademeli bir eksenel kompresör için tasarım süreci orta çizgi tasarım evresiyle başlar. Orta çizgi tasarımı 1B analizlerden oluşmaktadır. 2B kanat enine kesitleri kanat açıları, kiriş uzunlukları, kanat kalınlık dağılımları, göbek ve uç eğrileri kullanılarak oluşturulur. Optimizasyon amacı gözetilerek, bu enine kesitler düzgün olmayan rasyonel B-spline (NURBS) eğrileri ile tanımlanır. Tasarım, Radyal denge teorisi kullanılarak elde edilen 2B kanat tasarımı ile devam eder. 3B kanat geometrisi, 2B kanat enine kesitlerinin eşleştirme ve üst üste koyma operasyonlarından sonra oluşturulur. Bir düzenli çözüm ağı oluşturucusu 3B kanat etrafında otomatik çözüm ağı oluşturabilmek için yeniden yapılandırılmıştır. Ardından, 3B HAD analizleri yine araştırma grubu tarafından geliştirilen bir HAD çözücüsü ile bu çözüm ağı üzerinde gerçekleştirilmiştir. Tasarım-çözüm döngüsü NASA Rotor-37 kompresör denek taşı sonuçları kullanılarak doğrulanmıştır. Geliştirilen yeni rotor kanatçıklarının Rotor-37 ile benzer basınç oranlarını sağladığı görülmüştür.
Keywords : Orta Çizgi Tasarımı, Parametrikleştirme, Radyal Eşitlik Teorisi, Çok Bloklu Yapısal Çözüm Ağı Üretimi, HAD, Eksenel Kompresör