Προσομοίωση αεριοστροβίλου με χρήση του εμπορικού λογισμικού Simcenter Amesim

Κοφφινάς, Κοσμάς

Gas turbine analysis and simulation using Simcenter Amesim

Διπλωματική εργασία

Author

Κοφφινάς, Κοσμάς

Date

2024-06-04

Advisor

Κουμπογιάννης, Δημήτριος

Διπλωματική Εργασία (4.564Mb)

Koffinas_18393064_declaration.pdf (35.14Kb)

Keywords

Αεριοστρόβιλος ; Εμπορικό λογισμικό Simcenter Amesim

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την ανάλυση μοντέλου αεριοστροβίλου αξιοποιώντας το εμπορικό λογισμικό Simcenter Amesim. Σε πρώτο στάδιο, το κεφάλαιο της εισαγωγής πραγματεύεται το κίνητρο ενασχόλησης με το συγκεκριμένο θέμα, καθώς και την σημασίας της ανάπτυξης και χρήσης ενός υπολογιστικού μοντέλου για την προσομοίωση. Στην συνέχεια, παρουσιάζονται ορισμένα βασικά στοιχεία θεωρίας όσον αφορά τον αεριοστρόβιλο ενός και δύο αξόνων, καθώς και η μοντελοποίησή τους στο σημείο λειτουργίας (υπολογιστική μέθοδος επίλυσης), ενώ γίνεται αναφορά στους χάρτες συμπιεστή και στροβίλου, με σκοπό την κατανόησή τους. Έπειτα, παρουσιάζεται εν συντομία το λογσμικό Simcenter Amesim, η βιβλιοθήκη με στοιχεία αεριοστροβίλου καθώς και η εφαρμογή Gas Turbine Performance, η οποία χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση. Στα επόμενα κεφάλαια παρουσιάστηκε η ανάλυση μοντέλου αεριοστροβίλου ενός και δύο αξόνων στο Amesim, στην οποία συμπεριλήθηκαν δοκιμές προκειμένου να επιτευχθεί η βέλτιστη προσέγγιση των επιδόσεων του πραγματικού αεριοστροβίλου LM 2500 και σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ υπολογιστικής μεθόδου και Amesim. Ακολουθεί ανάλυση ευαισθησίας και στα δύο μοντέλα, με σκοπό να προκύψουν οι παράμετροι που επιδρούν σημαντικά στις επιδόσεις του αεριοστροβίλου. Στο τελευταίο κεφάλαιο, πραγματοποιείται μελέτη σε off-design σημεία λειτουργίας σε μοντέλο αεριοστροβίλου δύο αξόνων, ανάλυση των επιδόσεων και εξαγωγή συμπερασμάτων.

Abstract

The present diploma thesis reviews the Gas Turbine model analysis, using the Simcenter Amesim software. At first, the motivation for pursuing the specific topic is presented, as well as the importance of developing such a computational model in order to simulate a Gas Turbine. Secondly, 1-shaft and 2-shaft Gas Turbine are presented in brief when operating at the design point, while reference is made to the compressor and turbine maps. The above are followed by a short presentation of the Simcenter Amesim software, the Gas Turbine library, and the Gas Turbine Performance application, which was used for the simulation in the present diploma thesis. By using the Gas Turbine Performance application, multiple tries were followed on 1-shaft and 2-shaft gas turbine models, in order to find the suitable parameters that approach the LM 2500 industrial Gas Turbine performance as much as possible. In addition, this diploma thesis presents a sensitivity analysis in both models (1-shaft and 2-shaft), in order to determine the parameters that significantly affect the performance of a Gas Turbine. The last chapter of this diploma thesis deals with the study of an off-design analysis of a two- shaft gas turbine model in Amesim.