مدلسازی و تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژی یک موتور توربوجت بدون پس سوز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 کارشناس ارشد، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

4 دانشجوی دکتری، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

تحلیل اگزرژی می­تواند مقدار واقعی اتلاف انرژی و یا به عبارتی ناکارآمدیهای ترمودینامیکی را برای هر یک از اجزای یک سیستم تعیین نماید. در این تحقیق با مدل­سازی و تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژیک یک موتور توربوجت بدون پس­سوز به ارائه داده­ها و بیان راه­کارهایی جهت بهبود عملکرد آن پرداخته شده است. جهت مدل­سازی مساله یک کد کامپیوتری در نرم­افزار متلب نوشته شده و اعتبارسنجی مساله نیز با نرم­افزار جی­اس­پی انجام شده است.بررسی نتایج نشان می­دهد که با افزایش ارتفاع پروازی هواپیما از سطح دریا تا ارتفاع 11کیلومتری، در نسبت فشار کمپرسور برابر 40 میزان راندمان اگزرژی از 61/59% به 38/63% ارتقا می­یابد. در محدوده دمایی 93- تا 47 درجه سانتی­گراد بازده اگزرژیموتور توربوجت می­تواند از 97/51% تا 78/50% تغییر کند. این بدان معنی است که اگر پرواز هواپیما در هوای خنک انجام شود، می­توان بدون اعمال بهینه­سازی ترمودینامیکی در موتور، بازده اگزرژی آن را ارتقا داد. نتایج دیگر نشان می­دهد افزایش سرعت پروازی هواپیمااز 50 تا 300 متر بر ثانیه و در دمای احتراق 1850 کلوین، بازده اگزرژی آن را از 05/51% به 53/57% افزایش می­دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]       Ehyaei M., Angiridezfuli A., Rosen M. Exergetic Analysis of an Aircraft Turbojet Engine with an Afterburner, Thermal Science, Vol. 17, No. 4, pp.1181-1194, 2013.
[2]       Turgut E., Karakoc H., Hepbasli A. Exergy Analysis of a Turbofan Engine: Cf6-80, University of Anatoly and Ege University, Turkey, 2007
[3]       Balli O., Aras H., Aras, N. and Hepbasli A. Exergetic and exergoeconomic analysis of an Aircraft Jet Engine (AJE), Journal of Exergy, Vol. 5, Nos. 5/6, pp.567–581, 2008.
[4]       Struchtrup H., Gwynn J., External losses in high bypass turbofan air engine, Journal of Energy Research 31.14; 1383-1397; 2007.
[5]       Tona Cesar., Exergy and thermodynamic analysis of a turbofan engine during a typical commercial flight Journal of Energy, Vol 35; pp. 952-959; 2010.
[6]       Turgut E., Exergy analysis of a turbofan engine, Journal of Exergy 6.2; pp.181-199; 2009.
[7]       Turan O., Effect of reference altitude for a turbofan engine with the aid of specific exergy based method Journal of Exergy 11.2; pp. 252-270; 2012.
[8]       Tai V., Phen ch., Cristinel M., Optimization of energy and exergy of turbofan engines using genetic algorithms Journal of Sustainable Aviation 1.1; pp. 25-42; 2014.
[9]       Turan O., An exergy way to quantify sustainability metrics for a high bypass ratio turbofan engineJournal of Energy 86; pp. 722-736; 2015.
[10]   Aydin H., Exergetic sustainability indicators as a tool in commercial aircraft: a case study for a turbofan engine Journal of Green Energy 12.1; pp.28-40; 2015.
[11]   Yalcin E. Thrust Performance Evaluation of a turbofan engine based on exergetic approach and thrust management in aircraft Journal of Turbojet Engine. Vol 34, Issue 2, pp. 177-186, 2017
[12]   Farokhi S., Aircraft Propulsion Kansas, john Wiley & sons Ltd, 2014
[13]   Onder Turan, Hikmet Karakoc, T. Exergetic & Energetic Response Surfaces for Small Turbojet Engine, Trans Tech Publications, Switzerland, 2011.
[14]   Hikmet Karakoc T. Exergetic Destruction Effects of Operating Conditions On the Turbojet Engine Components, Trans Tech Publications, Switzerland, 2012.
[15]   Ozgur Balli Advanced exergy analyses to evaluate the performance of a military aircraft turbojet engine, Journal of Applied Thermal Engineering, Vol 111, pp 152-169, 2017.