Εκτίμηση Γεωμετρικών Χαρακτηριστικών Θαλάμου Καύσης Αεροπορικού Κινητήρα με Χρήση Εμπειρικών Σχέσεων

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία στόχος είναι να εκτιμηθούν κάποια βασικά γεωμετρικά χαρακτηριστικά του θαλάμου καύσης αεροπορικού κινητήρα. Για το σκοπό αυτό, κατασκευάστηκε ένα μοντέλο, το οποίο υπολογίζει κάποια μεγέθη του θαλάμου με χρήση εμπειρικών σχέσεων. Αρχικά, στα πρώτα κεφάλαια, παρουσιάζονται βασικά στοιχεία και πληροφορίες για τους θαλάμους καύσης, τα είδη τους και το σκοπό τον οποίο εξυπηρετούν. Στη συνέχεια αναφέρονται οι εμπειρικές σχέσεις και οι μέθοδοι οι οποίες μας βοηθούν να εκτιμήσουμε τη γεωμετρία του θαλάμου. Επιπλέον, παρουσιάζεται ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί το αναπτυχθέν μοντέλο καθώς και οι παραδοχές που έγιναν. Προχωρώντας, δίνονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν για δύο θαλάμους καύσης αεροπορικών κινητήρων, του J79 και του J85. Αν και συγκρινόμενα με τα πραγματικά μεγέθη, έχουν αισθητές αποκλίσεις, φαίνεται πως είναι εφικτή τουλάχιστον η εκτίμηση της τάξης μεγέθους των κύριων διαστάσεων. Τέλος, έγινε ανάλυση ευαισθησίας για τα μεγέθη που υπολογίζουμε, ως προς κάποιες παραμέτρους που ουσιαστικά καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό το σχεδιασμό και επιπρόσθετα ακολουθήθηκε μια διαδικασία αντίστροφου σχεδιασμού, έτσι ώστε να βρεθούν οι τιμές των παραμέτρων που δίνουν τα επιθυμητά μεγέθη.

The primary aim of this diploma thesis is to specify some basic geometric features of combustion chamber of aircraft engine. Therefore, a model was developed, using equations that came up from experiments and former data, in order to calculate the geometry of the chamber. At the first chapters, generic information about the type, the operation and the purpose that combustors serve, are presented. Moreover, there are all the empirical equations and methods that help us to specify the geometry of the chamber. Also, the way the model works and the assumptions made are demonstrated. In addition, the obtained results are given for the combustors of two engines, the J79 and the J85. Although there are substantial differences compared with the real sizes, it seems at least that it is possible to estimate approximately the main dimensions. Furthermore, sensitivity analysis was made so as for us to see the relation among the concerning features and some parameters that largely determine the design. Finally, an inverse designing process was followed in order for the parameters that give the desired combustor to be found.