MARC

 008260126s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798263337063
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32309294
■035    ▼a(MiAaPQ)GeorgiaTech75304
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a621
■1001  ▼aJing,  Zhenhao.
■24510▼aModeling  and  Simulation  of  Flow  Transients  Inside  a  Multi-Stage  Axial-Centrifugal  Compressor
■260    ▼a[Sl]▼bGeorgia  Institute  of  Technology▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a203  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-05,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  Prasad,  J.  V.  R.;Neumeier,  Yedidia.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Georgia  Institute  of  Technology,  2024.
■520    ▼aUnsteady  simulations  of  compressors  remain  of  great  interest  in  compressor  design  and  analysis.  While  the  three-dimensional  Navier-Stokes  solvers  are  computationally  expensive  now  and  in  the  near  future,  the  reduced  order  model  is  still  the  backbone  of  tools  supporting  early  design  stages,  especially  for  unsteady  simulations.  Compressor  mean  line  flow  models  are  common  tools  for  steady-state  analysis  and  the  design  of  multi-stage  axial  and  centrifugal  compressors.  However,  unsteady  flow  models  using  the  mean  line  approach  are  not  common,  and  the  reason  is  that  the  blade  aerodynamic  force  distribution  is  mostly  perpendicular  to  the  mean  line,  and  typical  dynamic  models  would  lack  a  force  source  term  to  balance  the  adverse  pressure  gradient.  In  this  work,  an  unsteady  mean  line  flow  model  for  multi-stage  axial  and  centrifugal  compressors  is  developed,  where  the  blade  rows,  i.e.,  rotors  and  stators,  are  modeled  as  successive  diffusing  stream  tubes  in  their  own  stationary  or  rotating  reference  frames.  Thus,  the  compressor  flow  is  "driven"  by  the  added  velocity  at  frame  transformations  instead  of  being  driven  by  a  user-input  aerodynamic  force,  which  is  perpendicular  to  the  flow  direction.The  developed  mean  line  flow  model  features  a  series  of  physics-based  modeling  approaches  that  distinguishes  itself  from  most  unsteady  compressor  models.  The  aforementioned  frame  transformations  between  stationary  and  rotating  reference  frames  are  accommodated  by  inter-domain  boundary  conditions  (interfaces),  which  allow  acoustic  waves  to  propagate  the  discontinuity  in  flow  properties  created  by  the  frame  transformation.  Such  a  discontinuity  accommodated  by  the  interfaces  is  also  used  as  a  compact  loss  zone  to  include  various  loss  models  intended  to  capture  the  individual  physical  phenomenon.  Thus,  the  energy  addition  at  frame  transformations  and  the  loss  models  jointly  predict  the  compressor  aerodynamic  performance,  hence  removing  the  need  for  user-input  compressor  performance.A  series  of  steady-state  and  unsteady  simulations  are  performed  and  presented.  Several  sensitivity  studies  on  selected  individual  loss  models  are  presented  for  steady-state  simulations  to  reveal  their  influence.  During  compressor  rig  tests,  the  flow  transients  are  simulated  to  investigate  the  surge  process  and  choke/unchoke  response.  A  novel  rig  test  approach  enabling  measurement  of  equilibrium  characteristics  on  the  unstable  side  is  proposed  and  simulated.  In  order  to  simulate  compressor  flow  transient  in  real  working  conditions  in  a  gas-turbine  engine,  a  lumped-parameter  combustor-turbine  model  is  developed  and  coupled  with  the  compressor  model.  Such  an  approach  enabled  the  simulation  of  gas  turbine  transients,  including  fast  engine  acceleration  and  deceleration  and  the  effects  of  heat  transfer  in  those  engine  transients.  A  novel  active  energy  management  strategy,  which  uses  an  electric  starter/generator  (ES/G)  to  enhance  gas  turbine  acceleration,  is  proposed  and  simulated.  A  similar  approach  using  ES/G  to  assist  recovery  from  surges  is  also  examined  by  simulation,  and  the  necessary  ES/G  power  for  such  a  task  is  evaluated.
■590    ▼aSchool  code:  0078.
■650  4▼aHeat  transfer
■650  4▼aTurbines
■650  4▼aAerodynamics
■650  4▼aEnergy  management
■650  4▼aDesign
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■690    ▼a0389
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■690    ▼a0348
■71020▼aGeorgia  Institute  of  Technology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-05A.
■790    ▼a0078
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360378▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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