Ανάπτυξη Μεθόδου Δημιουργίας Χαρτών Πολυβάθμιου Αξονικού Συμπιεστή με Μονοδιάστατη Ανάλυση και Χρήση Βασικών Γεωμετρικών Μεγεθών

Μακρυγιάννης, Νικόλαος; Makrygiannis, Nikolaos

dc.contributor.author	Μακρυγιάννης, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Makrygiannis, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2015-12-02T10:26:28Z
dc.date.available	2015-12-02T10:26:28Z
dc.date.issued	2015-12-02
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41733
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9721
dc.rights	Default License
dc.subject	Σχεδίαση συμπιεστή	el
dc.subject	Axial flow compressor design	en
dc.subject	Χάρτες συμπιεστή	el
dc.subject	Αξονική τομή συμπιεστή	el
dc.subject	Axial flow compressor maps	en
dc.subject	Axial flow compressor cross section view	en
dc.title	Ανάπτυξη Μεθόδου Δημιουργίας Χαρτών Πολυβάθμιου Αξονικού Συμπιεστή με Μονοδιάστατη Ανάλυση και Χρήση Βασικών Γεωμετρικών Μεγεθών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Παραγωγή χαρτών αξονικών συμπιεστών με λογισμικά που τροφοδοτούνται από κώδικα σχεδίασης βαθμίδων συμπιεστή	el
heal.classification	Μηχανολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-07-23
heal.abstract	Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας μεθόδου παραγωγής χαρτών πολυβάθμιου αξονικού συμπιεστή με χρήση ελάχιστων δεδομένων, συγκεκριμένα διαθέτοντας μια αξονική τομή του συμπιεστή και το σημείο σχεδίασής του. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε κατάλληλο λογισμικό το οποίο βασίζεται στις αρχές της αντίστροφής σχεδίασης και με δεδομένα τ η γεωμετρία του καναλιού της ροής του συμπιεστή, το σημείο σχεδίασης και την κατανομή φόρτισης ανά βαθμίδα υπολογίζει όλα τα με γέθη της ροής . Επιπλέον, με χρήση ημιεμπειρικών σχέσεων απωλειών υπολογίζ ει πλήρως τα γεωμετρικά μεγέθη τω ν πτερυγώσεων του συμπιεστή . Τα μεγέθη αυτά στη συνέχεια χρησιμοποιούνται σαν είσοδος σε λογισμικό παραγωγής χαρτών το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν δύο τέτοια λογισμικά. Το πρώτο κάνει χρήση μονοδιάστατης ανάλυσης της ροής και ημιεμπειρικών σχέσεων απωλειών, ενώ χρειάζεται πλήρη γεωμετρία του καναλιού της ροής και των πτερυγώσεων του σ υμπιεστή. Το δεύτερο βασίζεται στη μέθοδο συσσώρευσης β αθμίδων λαμβάνοντας ως δεδομένα την γεωμετρία του καναλιού της ροής, γενικευμένες αδιάστατες χαρακτηριστικές βαθμίδ ας και τις αδιάστατες παραμέτρους παροχής, φόρτισης και βαθμού απόδοσης στο σημείο σχε δίασης. Η προτεινόμενη μέθοδος αρχικά εφαρμόζεται σε συμπιεστή του οποίου τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά είναι πλήρως γνωστά, ενώ δεδομένοι είναι και οι χάρτες του. Με την εφαρμογή αυτή δίνεται η δυνατότητα του ελέγχου της αξιοπιστίας και της ακρίβειας της μ εθόδου που αναπτύχθηκε, ενώ ταυτόχρονα μελετάται και η επίδραση της κατανομής φόρτισης στα αποτελέσματα της μεθόδου, συγκρίνοντας αυτά που προκύπτουν τόσο μεταξύ τους όσο και με τα πραγματικά. Τέλος έγινε εφαρμογή σε δύο συμπιεστές άγνωστης γεωμετρίας , το συμπιεστή χαμηλής και υψηλής πίεσης ενός αεριοστροβίλου , για τους οποίους ήταν διαθέσιμα μόνο το σημείο σχεδίασης και μια αξονική τομή τους. Ως κριτήριο επιτυχίας της μεθόδου στην περίπτωση αυτή, τέθηκε η θέση της γραμμής λειτουργίας των συμπιεστών , που ή ταν διαθέσιμη , σε σχέση με τους υπολογιζόμενους χάρτες. Από τα αποτελέσματα παρατηρείται ότι η μέθοδος προσεγγί ζ ει με αρκετά καλή ακρίβεια τη γεωμετ ρία των πτερυγίων του συμπιεστή, ενώ η ακρίβεια των παραγόμενων χαρτών εξαρτάται από το λογισμικό παραγωγής χαρτών που χρησιμοποιείται. Συγκεκριμένα το πρώτο λογισμικό που κάνει χρήση της πλήρους γεωμετρίας του συμπιεστή δίνει καλύτερα αποτελέσματα από αυτό που χρησιμοποιεί γενικευμένες χαρακτηριστικές και τα στοιχεία του σημείου σχεδίασης. Με τη χρήση του πρώτο υ λογισμικού οι καμπύλες ακολουθούν την κλίση των καμπυλών του πραγματικού χάρτη, ενώ φαίνεται να διατηρούν μεταξύ τους και τις αντίστοιχες αποστάσεις που έχουν οι χαρακτηριστικές του πραγματικού χάρτη. Το δεύτερο λογισμικ ό προσεγγίζει τον πραγματικό χάρτη μόνο στις στροφές του σημείου σχεδίασης, ενώ για τις υπόλοιπες στροφές υπάρχει σημαντική απόκλιση, τόσο όσον αφορά την κλίση όσο και το εύρος των καμπυλών. Από τα παραπάνω συμπεραίνουμε ότι η προτεινόμενη μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια πρώτη εκ τίμηση του πεδίου χαρακτηριστικών πολυβάθμιου αξονικού σ υμπιεστή	el
heal.abstract	The aim of this diploma thesis is t o develop a method for the production of gas t urbines multistage axial compressor maps using limited availab le data , mainly the cross section view of the gas turbine and values of performance parameters at design point. For this reason, a code was developed, which uses the principles of reverse multistage axial compressors mean - line design . The input data comprise the annulus area of each cascade of each stage, the design point of the compressor and the stage loading distribution of each stage . The code calculat es all the compressor’s flow data. What is more, with the use of semi - empirical correlations for pressure losses , the code computes the blade geometry of the compressor . After that, the majority of these calculated data is used as inp ut data in two codes which produce compressor maps, developed by the Laboratory of Thermal Turbomachines. The first code is based on common thermodynamic and aerodynamic principles in a mean stream analysis and semi - empirical correlations for pressure losses demand ing as input data the annulus area a nd the blade geometry of each cascade of each stage. The second code us es the stage - stacking method and requires as input data the annulus area of each cascade, general dimensionl ess stage characteristics and dimensionless parameters at the design point li ke stage flow coefficient , stage load coefficient and isentropic efficiency . In the first place , the method created is applied on a compressor of which the map, the annulus area and the blade geometry are known . I n th is way, the accuracy and the reliabilit y of the developed method can be evaluated . Furthermore, by using different stage loading distributions, the influence of stage loading distribution on the map and the blade geometry of the compressor is studied by comparing calculated data with actual one s. In the second place, the method that was developed in this diploma thesis was applied on the low and high pressure compressors of a gas turbine. The only given data, f or these two compr essors were the cross section view of the gas turbine and their desi gn points including the points of the operating line with which the success of the application is e valua ted. Considering the results, the developed method calculates the compressor’s blade geometry with accuracy of two to four degrees , whereas the reliab ility of the produc ed maps depends on the kind of code that is used to produce them . In other words, the code that uses the annulus area and the blade geometry of each stage produces more representative maps than the software that uses general dimensionle ss stage characteristics and dimensionless parameters at the design point. Using the first code , the isospeed lines of the produced map have similar slope with the corresponding one of the real map. In addition, the produced isospeed lines have the same di stance between them as the corresponding ones of the real map. The produced isospeed lines of the second code are similar to the real ones only at design speed unlike the rest of them which are different in terms of their slope and range. In conclusion, th e created method could be used in order to generate the map of a multistage axial compressor.	en
heal.advisorName	Αρετάκης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Αρετάκης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	87 σ.
heal.fullTextAvailability	true