Radyal Bir Kompresör için Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Yardımıyla Tasarım Metodolojisi Geliştirilmesi

Radyal kompresörler günümüzde çeşitli amaçlar için belirli sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Havacılık ve savunma sektörlerinde ise çeşitli motor yapılarında akışkanın basıncını artırmak için kullanılmaktadır. Mevcut çalışmada, bir mini jet radyal kompresörü, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) araçları kullanılarak, geliştirilen metodoloji ile tasarlanmıştır. Tasarımı yapılan kompresörğn üretimi yapılmış ve yerli bir motor kullanılarak testi gerçekleştirilmiştir. Tasarım spesifikasyonları, t est için kullanılan motor doğrultusunda belirlenmiş ve sonuçta belirlenen limitler içerisinde, 0.678 kg/s hava debisi, 6.6135 toplam basınç oranı ve %92.38 verim elde edilmiştir. Test sonucunda ise her ne kadar HAD sonuçları ve deney sonuçları arasında farklılık gözlemlendiyse de, elde edilen eğrilerin genel eğiliminin benzer olduğu gözlemlenmiş ve tasarım doğrulanmıştır.

Development of a design methodology for a centrifugal compressor with the utilization of CFD

Centrifugal compressors are widely used for several purposes in many industries. Aero defense industry uses these compressors inthe engines of several structures. In the present study, the centrifugal compressor of a mini jet engine is designed with the utilizationof Computational Fluid Dynamics (CFD) tools with the methodology developed. The designed compressor is manufactured andits tests were conducted using an engine that is being utilized commercially. The performance parameters of the designedcompressor and the results obtained from the engine were compared and presented. The specifications of the designed compressorwas determined in the light of the requirements of the test engine. It was observed that the obtained mass flow rate (0.678 kg/s),pressure ratio (4.6135) and the efficiency (92.38%) values are within the limits of the design specifications and the although thereis a slight difference between the results of the CFD analyses and the experiments, the trends of the curves are consistent with eachother.

PDF

___

[1] Saravanamuttoo, H.I.H., Rogers, G.F.C., Cohen, H., Straznicky, P.V., “Gas Turbine Theory”, (2001).
[2] Kulkarni, V.V., Anil, T.R., Rajan, N.K.S., “An Impeller Blade Analysis of Centrifugal Gas Compressor Using CFD”, International Journal of Innovations in Engineering and Technology, 7(4): (2016).
[3] Boyce, M.P., Principles of Operation and Performance Estimation of Centrifugal Compressors, (1993).
[4] https://www.quora.com/What-is-the-difference-betweena-centrifugal-compressor-and-a-screw-compressor
[5] Galerkin, Y., Reksrin, A., Drozdov, A., “2D and 3D Impellers of Centrifugal Compressors – Advantages, Shortcomings and Fields of Application”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 232(1): (2017).
[6] Tamaki, H., Unno, M., Kawakubo, T., Hirata, Y., “Aerodynamic Design of Centrifugal Compressor for AT14 Turbocharger”, IHI Engineering Review, 43(2): (2010).
[7] Damor, J.J., Patel, D.S., Thakkar, K.H., Brahmbhatt, P.K., “Experimental and CFD Analysis of Centrifugal Pump Impeller – A Case Study”, International Journal of Engineering Research and Technology, (2013).
[8] ANSYS CFX 15.0 User's Guide, ANSYS Inc., (2013).
[9] Japikse, D., “Centrifugal Compressor Design and Performance”, Wilder VT, USA: Concepts ETI, (1996).
[10] Pakle, S., Jiang, K., “Design of a high-performance centrifugal compressor with new surge margin improvement technique for high speed turbomachinery”, Propulsion and Power Research, 7(1): (2018).
[11] He, X., Zheng, X., “Mechanisms of Sweep on the Performance of Transonic Centrifugal Compressor Impellers”, Applied Sciences, 7(10): 1081, 2017.
[12] Bogdanets, S., Blinov, V., Sedunin, V., Komarov, O., Skorohodov, A., “Validation of a CFD Model of a Single Stage Centrifugal Compressor by Local Flow Parameters”, EPJ Web of Conferences; Les Ulis EDP Sciences, 196: (2019).
[13] Zahed, A. H., Bayomi, N. N., “Design Procedure of Centrifugal Compressors”, ISESCO Journal of Science and Technology, 10(17): (2014).
[14] Casey, M. V., Krahenbühl, D., Zwyssig, C., “The Design of Ultra-High-Speed Miniature Centrifugal Compressors”, European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics and Thermodynamics ETC, 10: (2013).
[15] Li, P. Y., Gu, C. W., Song, Y., “A New Optimization Method for Centrifugal Compressors Based on 1D Calculations and Analyses”, Energies, 8(5): 4317-4334, 2015.