Mikro gaz türbin çevriminin simülasyonu ve sistem kompenentlerinin optimizasyonu

Abstract

Bu çalışma, nesneye yönelik bir simülasyon yazılımı kullanarak, geniş bir aralıktaki termal ve mekanik yüklemeler altında bir mikro gaz türbininin çalışma şartlarını incelemektedir. Hesaplamalarda kullanılan program olan EcosimPro, basit ve karmaşık fiziksel süreçleri, cebirsel fark denklemleri ile ifade etmektedir. EcosimPro, bir fiziksel sistemin bileşenlerini ifade eden ve yeniden kullanılabilir kütüphanelerin (termal, kontrol, turbojet vb.) oluşturulması nedeniyle birçok alana uygulanabilen bir yazılım türüdür. Bu kütüphaneler, nesneye yönelik bir programlama dili ile geliştirilmiştir. Esnek kullanıcı ara yüzü, yeni modellerin tanımlamasının çabuk yerine getirilmesini ve hızlı sonuçlar elde edilmesini sağlamaktadır. EcosimPro programının kullanımı ve modelin nasıl oluşturulduğu kullanıcı ara yüzü ve şematik diyagramlarla bu çalışmada açıklanmıştır. Geliştirilen mikro gaz türbin modelinin, sabit hal, parametrik ve zamana bağlı geçici rejim analizleri için simülasyonları yapılmıştır. Ayrıca, multidisipliner optimizasyon vasıtasıyla elde edilen radyal kompresör geometri dizaynı anlatılmıştır. Radyal akışlı türbin ve kompresörün karakteristik eğrileri daha sonra EcosimPro programında kullanılmıştır.

This study examines the possibilities for a micro-gas turbine operation under a wide range of thermal and mechanical load requirements using a general purpose objectoriented simulation tool. The software, that is used for the calculations, is EcosimPro, which is a user-friendly simulation tool developed for modeling simple and complex physical processes, expressing the behavior in terms of Differential-Algebraic equations and discrete events. EcosimPro is a tool that can be adapted to different fields through the creation of reusable modeling component libraries representing parts or components equipment of a physical system. These libraries are developed using an object-oriented language. A flexible graphical user interface allows for quick implementation of new models and a rapid analysis of the results. A description of how to model a physical process with EcosimPro is explained and illustrated with figures of the interface. The micro-gas turbine model developed is used for steady state operation, steady state parametric study and transient performance simulations. The design of a radial compressor impeller, by means of a multidisciplinary optimization, is also presented. The characteristics maps of the compressor and turbine, then used in EcosimPro.