KANAT PROFİLİ DİZİLİMİ BİÇİMLERİNİN EKSENEL FANLARIN
PERFORMANSINA ETKİLERİ
Yard. Doç. Dr. Ayhan Nazmi İlikan
Işık Üniversitesi Mühendislik Fakültesi
Makina Mühendisliği Bölümü
[email protected]
ÖZET
Geçmiş yıllarda, eksenel fan tasarımı sırasında genellikle kanat profilleri ağırlık
merkezlerinden geçen radyal bir doğru üzerinde dizilirken, son yıllarda tasarlanan fanlarda,
profiller veter doğrultusunda kaydırılarak (sweep) ya da vetere dik doğrultuda ötelenerek
(dihedral), profillerin dizildiği eğrinin üç boyutlu şekiller alması sağlanmıştır. Günümüzde
bilgisayar kapasitelerinin ve hızlarının giderek artması, HAD (Hesaplamalı Akışkanlar
Dinamiği) yöntemlerini popüler hale getirmiş, deneysel yönteme göre daha hızlı ve daha
düşük maliyetlerle turbomakina performanslarının iyileştirilmesine olanak tanımıştır. Ayrıca
HAD yöntemi akış bölgesinin her noktasındaki hız ve basınç alanını vermektedir. Eksenel
fanlar içerisindeki üç boyutlu akışın HAD yöntemi ile detaylı bir biçimde elde edilmesi,
kaydırma ve öteleme gibi kanat geometrisi değişikliklerin fan performansına etkilerinin
incelenmesine olanak tanımış, bunun sonucunda fanın kanat profillerinin dizildiği eğri
nispeten çalışılması pratikleşen bir tasarım parametresi haline gelmiştir.
Literatürde bulunan kaydırma ve öteleme ile ilgili çalışmalar birbirinden tamamen bağımsız
kriterlere göre tasarlanmış turbomakinalar içindir. Bir turbomakina tasarımında rol oynayan
parametre sayısının çok fazla olması ise, kaydırmanın ve ötelemenin turbomakina
performansına etkilerinin farklı, hatta kimi durumlarda çelişen sonuçlar doğurmasına yol
açmıştır. Literatürde kaydırma ve ötelemenin sistematik bir şekilde ele alındığı bir çalışma
bulunmamaktadır.
Bu çalışmada, kaydırmanın (sweep) ve ötelemenin (dihedral) eksenel fanların
performanslarına etkilerinin daha iyi anlaşılabilmesi amacıyla, kanat profillerinin farklı
biçimlerde dizildiği çeşitli fanlar sistematik biçimde tasarlanmıştır. Tasarlanan fanların
aerodinamik performansları deneysel ve sayısal yöntemler kullanılarak incelenmiştir.
Çalışma kapsamında tasarlanan fanların içerisindeki akış, bir HAD yazılımı kullanılarak,
hesaplanmıştır. Deneysel yöntem ile fan performansının elde edilmesi için ise, endüstriyel
fan deneyleri için kullanılan AMCA 210 standardına uygun, 400 mm çapa kadar her türlü
fanın (eksenel, radyal vb.) performans deneylerinin yapılabildiği bir deney düzeneği
tasarlanmış ve imal edilerek kullanılmıştır. . Çalışma süresince tasarlanan fanlardan dört
adedinin performansını ve detaylı ölçümlerini içeren deneyleri, HAD sonuçlarını sınamak
amacıyla bu düzenekte gerçekleştirilmiştir. Fanın içerisinden geçen akışkanın hacimsel debisi,
deney düzeneği içerisindeki lüleler vasıtasıyla ölçülmüştür. Fanın toplam basınç artışını
belirlemek için ise, fan çıkışında, üç delikli bir basınç probu ve Kiel prob yardımıyla, radyal
doğrultuda basınç taramaları yapılmıştır.
Bu çalışmanın literatüre kattığı en temel yenilik, eksenel fanların performans eğrisinde
bulunan kararsız bölgenin, fan kanatlarına pozitif ötemelenin uygulanması ile tamamen
ortadan kalktığının ve dolayısıyla kararlı çalışma bölgesinin önemli bir miktarda
genişlediğinin gösterilmesidir.
Download

bildiri özet örneği