Μοντελοποίηση συστήματος διαχείρισης θερμότητας σε κινητήρες turbofan

Κλήμης, Αθανάσιος; Klimis, Athanasios

dc.contributor.author	Κλήμης, Αθανάσιος	el
dc.contributor.author	Klimis, Athanasios	en
dc.date.accessioned	2021-12-23T09:20:36Z
dc.date.available	2021-12-23T09:20:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54250
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21948
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Thermal management system	en
dc.subject	Geared turbofan	en
dc.subject	Air-Oil cooler	en
dc.subject	Fuel-Oil cooler	en
dc.subject	Σύστημα λίπανσης	el
dc.title	Μοντελοποίηση συστήματος διαχείρισης θερμότητας σε κινητήρες turbofan	el
dc.title	Modeling of Thermal Management System in Turbofan Engines	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Αεροπορικοί Κινητήρες	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-07
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μοντελοποίηση των συνιστωσών του Συστήματος Διαχείρισης Θερμότητας για έναν σύγχρονο Turbofan κινητήρα. Το συγκεκριμένο σύστημα αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα υποσυστήματα του κινητήρα που έχει ως σκοπό την ψύξη του λιπαντικού. Με την ψύξη του λιπαντικού από το Σύστημα Διαχείρισης Θερμότητας επιτυγχάνεται καλύτερη λίπανση των τμημάτων του κινητήρα. Ιδίως στην νέα γενιά κινητήρων όπου εμπεριέχεται και κιβώτιο ταχυτήτων για την βελτίωση των επιδόσεων του η θερμότητα στο λιπαντικό έχει αυξηθεί, λόγω των μεγαλύτερων τριβών, και συνεπώς οι απαιτήσεις από το σύστημα ψύξης. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής πραγματοποιήθηκε αρχικά για τον σκοπό αυτό ενδελεχής έρευνα για τις συνιστώσες του συστήματος αυτού και την μαθηματική μοντελοποίηση τους. Έπειτα από βιβλιογραφική επισκόπηση κρίθηκε ότι για το σύστημα οι κυριότερες συνιστώσες είναι ο εναλλάκτης λιπαντικού-καυσίμου και ο εναλλάκτης αέρα-λιπαντικού που χρησιμοποιούνται στους κινητήρες. Στη συνέχεια ακολούθησε η μοντελοποίηση τους στο υπολογιστικό πρόγραμμα PROOSIS δίνοντας έμφαση στον υπολογισμό του βαθμού εκμετάλλευσης και στην συναγωγή. Στο επόμενο στάδιο ακολούθησε η πιστοποίηση των δύο εναλλακτών. Η πιστοποίηση των εναλλακτών έγινε πρώτα ποιοτικά μέσω παραμετρικών αναλύσεων θερμοδυναμικών μεγεθών τους, προκειμένου να διαπιστωθεί η φυσική συμπεριφορά τους. Στη συνέχεια ακολούθησε και η ποσοτική πιστοποίηση τους συγκρίνοντας τα με πραγματικούς εναλλάκτες από την βιβλιογραφία. Με την ολοκλήρωση του τμήματος της πιστοποίησης ακολούθησε η ανάλυση απλών συστημάτων διαχείρισης θερμότητας με διαφορετική διάταξη των δύο εναλλακτών για να διερευνηθεί η καταλληλότητα της κάθε διάταξης. Επιπλέον ακολούθησε και σύγκριση του μαθηματικού μοντέλου με ένα πραγματικό σύστημα αεροπορικού κινητήρα. Στο τελευταίο τμήμα της διπλωματικής δημιουργήθηκε το μοντέλο του τελικού συστήματος για έναν geared Turbofan κινητήρα. Αρχικά προσαρμόστηκε το μοντέλο του κινητήρα σε μετρήσεις δοκιμών στο έδαφος. Σε επόμενο βήμα έγινε ανάλυση του συστήματος διαχείρισης θερμότητας στο πιο απαιτητικό σημείο λειτουργίας και το συνολικό μοντέλο μελετήθηκε για διάφορα σημεία λειτουργίας και εξετάστηκε κατά πόσο έχει την επιθυμητή συμπεριφορά. Τέλος πραγματοποιήθηκαν μελέτες σε διαφορετικές συνθήκες περιβάλλοντος για να μελετηθεί η επίδραση που έχει η θερμοκρασία περιβάλλοντος στις επιδόσεις του συστήματος και στην αποτελεσματικότητα του. Με την ολοκλήρωση των αναλύσεων διαπιστώθηκε ότι αν το σύστημα σχεδιάζεται σε συνθήκες θερμού περιβάλλοντος θα λειτουργεί και σε χαμηλότερες θερμοκρασίες με καλύτερες επιδόσεις.	el
heal.abstract	The object of this thesis is the modeling of the components of the Thermal Management System (TMS) for a modern turbofan engine. This system is one of the most important subsystems of the engine that aims to cool the engine’s lubricant. By cooling the lubricant using the TMS, better lubrication of the engine parts is achieved. Especially in the new generation of engines where a gearbox is included to improve its performance, the heat in lubricant is increased due to the higher mechanical losses and consequently the demands from the cooling system. In the context of this thesis, a thorough research on the components of this system and their mathematical modeling was initially carried out for this purpose. After literature review, it was judged that the main components of the TMS are the fuel-oil and the air-oil cooler heat exchangers. This was followed by their modeling in the PROOSIS environment with emphasis on the calculation of heat transfer effectiveness and convection. The next step was the validation of the two exchangers. The validation of the exchangers was first done qualitatively through parametric analyzes of their thermodynamic quantities, in order to determine their behavior. This was followed by their quantitative validation comparing them with real exchangers from open literature. Upon completion of the validation process, the analysis of simple TMS with different layouts of the two exchangers followed, in order to investigate the suitability of each one of them. In addition, a comparison of the mathematical model with a real aircraft engine TMS was performed. In the last part of this thesis the model of the final TMS for a geared Turbofan engine was created. The engine model was initially adapted to ICAO measurements. In the next step, the TMS was designed at the most demanding operating point and the overall model was examined at different operating conditions in order to see if it has the desired behavior. Finally, analysis under different environmental conditions was performed to study the effect of ambient temperature on system performance and efficiency. From the analysis, it was found that if the system is designed under warm ambient conditions it will also operate efficiently at lower temperatures.	en
heal.advisorName	Αρετάκης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος	el
heal.committeeMemberName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	136 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false