Υπολογιστική μελέτη μετάδοσης θερμότητας σε πτερύγια αεριοστρόβιλου αεροπορικού κινητήρα

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία είναι δομημένη σε δύο κύριες ενότητες. Στην παράρτημα Α΄ παρουσιάζεται η περιγραφή των κύκλου λειτουργίας καθώς και λεπτομέρειες σχετικά με κινητά μέρη που αποτελείται ένας αεριοστρόβιλος. Στην παράρτημα Β΄ παρουσιάζεται η ανάλυση μιας υπολογιστικής μελέτης που πραγματοποιήθηκε με στόχο την σύγκριση και την απεικόνιση της εφαρμογής ψύξεως στα πτερύγια με την μη εφαρμογή της. Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση της λειτουργίας ενός αεριοστρόβιλου αεροπορικού κινητήρα, η απαρίθμηση και η επεξήγηση των λειτουργικών μερών που εξοπλίζει την αεριοστροβιλική διάταξη καθώς και η παρουσίαση μιας υπολογιστικής μελέτης η οποία σχετίζεται με την μετάδοση θερμότητας σε πτερύγια αεροπορικού κινητήρα. Πιο συγκεκριμένα, αφού επιλέχθηκε και σχεδιάστηκε το κατάλληλο πτερύγιο στο πρόγραμμα Solid Works 2020, δημιουργήθηκε ένα πεδίο ροής του αέρα που διαπερνά στιγμιαία τα δύο πτερύγια που βρίσκονται σε σειρά. Σε επόμενη φάση, το μοντέλο εισήχθη στο πρόγραμμα Ansys Workbench 2022 R2 όπου αφού αρχικά δημιουργήθηκε το κατάλληλο πλέγμα που περιγράφει επακριβώς την γεωμετρία του μοντέλου, στην συνέχεια ορίστηκαν οι κατάλληλες οριακές συνθήκες για ταχύτητες αέρα 30, 60, 90 και 120 m/s. Ακόμη, το υλικό που επιλέχθηκε για τα πτερύγια, είναι το αλουμίνιο. Αρχικά, δεν εφαρμόστηκε κάποιου είδους μορφή ψύξης καθώς τα τοιχώματα των πτερυγίων ορίστηκαν ως αδιαβατικά, ενώ στην συνέχεια εφαρμόστηκε σταθερή θερμοροή της τάξεως των -100000 (W/m²) για τις ίδιες ταχύτητες αέρα. Επιπροσθέτως, αφού το πρόγραμμα προχώρησε σε λύσεις οι οποίες παρουσιάζονται με την μορφή διαγραμμάτων θερμοκρασιών, πιέσεων αλλά και ταχυτήτων συναρτήσει των επαναλήψεων που ορίστηκαν να λύσει το Ansys. Τέλος στην διπλωματική εργασία, παρουσιάζονται τόσο τα αποτελέσματα της υπολογιστικής ανάλυσης που πραγματοποιήθηκε όσο και κάποια διαγράμματα μεταβολής της θερμοκρασίας έπειτα από ψύξη των -100000 (W/m²) που εφαρμόστηκε συναρτήσει της θέσεως μεταξύ δύο εν σειρά κόμβων που αποτελούν τα πτερύγια στο πεδίο ροής που σχεδιάστηκε αρχικώς.