Olusan çok eksenli gerilmeler ve termal yüklerden dolayı, gaz türbinlerinde, sıcak
kısım parçaları dizaynın ilk asamasında en kritik parçalar olarak kabul edilirler. Özellikle
türbinde akıskan sıcaklıkları 10000C’lere ulastıgı için, sıcaklık ve gerilme dagılımlarını
deneysel olarak ölçmek imkansızdır. Bundan dolayı, bu parçaların analizi için numerik
çözüm metodları kullanılır. Bu metodlar arasında son 10 yıldır en çok kullanılan metod
sonlu elemanlar metodudur ve ANSYS ise en yaygın kullanılan sonlu elemanlar
programıdır.
Bu çalısmada sonlu elemanlar metodu ile ANSYS programı kullanılarak bir türbin
sabit kanatçıgının hesaplamalı akıskanlar mekanigi ile önceden hesaplanan ısı tasınım
katsayısı ve basınç dagılımları etkisi altında ortaya çıkan sıcaklık dagılımları ile
deformasyon ve gerilme dagılımlarını hesaplamak amacı ile termal ve yapısal analizlerin
yapılması hedeflenmıstir. Çalısmada iki model olusturulmustur. Birinci modelde girdi
bilgileri, gerçekçi olması açısından Von Karman Enstitüsünde 1990 yılında yapılan
deneysel bir çalısmadan alınmıstır. kinci modelde ise, bir uçak motoru türbin kısmının
çalısmasını simule edebilmek için daha yüksek sıcaklık ve basınç degerleri kullanılmıstır.
Bu bilgiler ise, bir motor üretici firmanın ARGE bölümünden alınmıstır. Her iki modelde
de aynı airfoil geometrisi kullanılmıs, çıkan sonuçlar degerlendirilmis ve
karsılastırılmıstır.
At the very first design process, the hot section parts of a turbine are the most
challenging parts due to complex loads such as multi axial stress state and thermal loads.
These parts are the most fracture critical parts as well. As the flow temperatures in
turbines rise up to 10000Cs, it is impossible to experimentally measure the temperature
and stress distribution in the turbines. Hence, simulations methods play the main role to
calculate the temperature and stress distributions on hot section parts. The most popular
method among these numerical simulations, in recent years, is the finite element method
(F.E.M.) and the most common F.E.M. software is ANSYS.
The main subject of this thesis is to accomplish the thermal and structural analysis
of a nozzle guide vane (NGV) by calculating the deformation and stress values for a
given heat transfer coefficient (HTC) and pressure distribution, using ANSYS. For this
purpose, two models have been generated. To get realistic calculation results,
experimentally measured HTC and pressure distributions have been used as an input for
the thermal and structural analysis. The subject experiment was done at Von Karman
Instutue in 1990. In the second model, higher temperature and the pressure distributions
have been used to simulate an aero-engine turbine operating conditions. The calculated
temperature and pressure distributions have been received from a R&D department of an
engine production facility. In both models, temperature and stress distributions have been
calculated and compared on the same airfoil profile.
