ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ STALL ΣΕ ΑΞΟΝΙΚΟΥΣ ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ

Καρκούλιας, Ιωάννης

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ STALL ΣΕ ΑΞΟΝΙΚΟΥΣ ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ

dc.contributor.advisor	Πολυζάκης, Απόστολος
dc.contributor.author	Καρκούλιας, Ιωάννης
dc.contributor.committee	Τζιρτζιλάκης, Ευστράτιος
dc.contributor.department	Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών	el
dc.contributor.faculty	Σχολή Μηχανικών	el
dc.contributor.master	Μηχανολόγων Μηχανικών (Integrated master)	el
dc.date.accessioned	2025-09-08T07:24:20Z
dc.date.available	2025-09-08T07:24:20Z
dc.date.issued	2025-07
dc.description.abstract	Η εν λόγω εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη της συμπεριφοράς των αξονικών συμπιεστών σε συνθήκες λειτουργίας εκτός σημείου σχεδιασμού (off-design operation), με ιδιαίτερη έμφαση στα φαινόμενα που προκύπτουν από μεταβολές στη ροή και τη θερμοδυναμική ισορροπία εντός του συστήματος. Οι αξονικοί συμπιεστές αποτελούν βασικό υποσύστημα σε συστήματα αεριοστρόβιλων, ιδίως στους κινητήρες αεροσκαφών, και η αξιόπιστη λειτουργία τους είναι θεμελιώδης για τη συνολική απόδοση, την ασφάλεια πτήσης και την ενεργειακή αποδοτικότητα. Η εργασία ξεκινά με την παρουσίαση των βασικών τεχνικών χαρακτηριστικών και της γεωμετρίας των αξονικών συμπιεστών, όπως και της αρχής λειτουργίας τους υπό ιδανικές συνθήκες. Στη συνέχεια, αναλύεται ο ρόλος του λόγου συμπίεσης, της ταχύτητας περιστροφής, της κατανομής πίεσης και θερμοκρασίας, καθώς και η σημασία της πολυβάθμιας διαμόρφωσης και των στοιχείων ρύθμισης ροής (σταθερά και κινητά πτερύγια, IGVs, VSVs). Ειδική έμφαση δίνεται στους μηχανισμούς ελέγχου μεταβλητής γεωμετρίας, καθώς και στη συμβολή του ψηφιακού ελέγχου FADEC (Full Authority Digital Engine Control) στη σταθεροποίηση της λειτουργίας. Στο πλαίσιο της αεροπορικής μηχανικής, οι συνθήκες λειτουργίας σπάνια παραμένουν σταθερές. Οι συμπιεστές εκτίθενται διαρκώς σε μεταβολές υψομέτρου, θερμοκρασίας και φορτίου, γεγονός που καθιστά τη μελέτη τους υπό εκτός σχεδίασης συνθήκες όχι απλώς χρήσιμη, αλλά αναγκαία. Η πρόβλεψη και η διαχείριση αυτών των καταστάσεων αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για τη μείωση αστοχιών, τον περιορισμό κόστους συντήρησης και την παράταση της διάρκειας ζωής του κινητήρα. Κεντρικό σημείο της μελέτης αποτελεί η ανάλυση των φαινομένων αστάθειας που ενδέχεται να προκύψουν σε off-design συνθήκες, όπως η περιστρεφόμενη αποκόλληση ροής (rotating stall) και η πάλμωση (surge). Αυτά τα φαινόμενα όχι μόνο μειώνουν την αποδοτικότητα του συμπιεστή αλλά μπορεί να οδηγήσουν και σε σοβαρές μηχανικές καταπονήσεις ή καταστροφές. Επιπλέον, εξετάζονται οι επιπτώσεις των θερμομηχανικών φορτίσεων στα πτερύγια και στον ρότορα του συμπιεστή, καθώς και ο ρόλος των γεωμετρικών στρέψεων (twist) και των γεωμετρικών προσαρμογών στην κατανομή των φορτίων. Η εμπειρία που αποκτήθηκε κατά την πρακτική μου άσκηση σε πραγματικό περιβάλλον συντήρησης αεροπορικών κινητήρων συνέβαλε ουσιαστικά στην κατανόηση των φαινομένων που περιγράφονται. Η επαφή μου με τη λειτουργία, την επίβλεψη και τη ρύθμιση των συμπιεστών ενίσχυσε την πρακτική θεμελίωση της παρούσας εργασίας. Στο τελευταίο κεφάλαιο, επιχειρείται η συνολική αποτίμηση της λειτουργίας του συμπιεστή υπό πραγματικές συνθήκες, με έμφαση στη συντήρηση, τη δομική αξιοπιστία και την πρόβλεψη φθορών μέσω συστημάτων παρακολούθησης. Παρά την απουσία πειραματικής προσέγγισης, η βιβλιογραφική μελέτη και η θεωρητική ανάλυση αποδίδουν μια πλήρη εικόνα του προβλήματος και θέτουν τις βάσεις για μελλοντική έρευνα. iv Η εργασία καταλήγει σε συγκεκριμένα συμπεράσματα, τα οποία υπογραμμίζουν τη σημασία της ενεργής παρακολούθησης, της έξυπνης ρύθμισης και του αξιόπιστου σχεδιασμού για τη μακροχρόνια σταθερή και αποδοτική λειτουργία του συμπιεστή. Τα ευρήματα της μελέτης έχουν τη δυνατότητα να εφαρμοστούν όχι μόνο στον σχεδιασμό νέων μοντέλων συμπιεστών, αλλά και στη βελτιστοποίηση της λειτουργίας υφιστάμενων κινητήρων μέσω αναβάθμισης συστημάτων ελέγχου. Η ολοένα αυξανόμενη ανάγκη για αποδοτικούς και ανθεκτικούς κινητήρες καθιστά τέτοιου είδους αναλύσεις περισσότερο επίκαιρες από ποτέ.	el
dc.description.abstracttranslated	This diploma thesis focuses on the behavior of axial compressors under off-design operating conditions, emphasizing the flow and thermodynamic instabilities that emerge during non-nominal performance. Axial compressors are a core subsystem in gas turbine engines, particularly in aircraft propulsion, where reliable operation is vital for overall engine efficiency, performance, and safety. The study begins with an overview of the operating principles and geometric features of multistage axial compressors under ideal conditions. Key parameters such as pressure ratio, rotational speed, and temperature distribution are analyzed, along with the role of guide vanes (IGVs, VSVs) and flow regulation mechanisms. Special attention is given to the use of variable geometry and the contribution of Full Authority Digital Engine Control (FADEC) systems in maintaining flow stability. In aeronautical engineering, operational conditions rarely remain stable. Compressors are constantly exposed to changes in altitude, temperature, and load, making the study of off-design behavior not merely relevant but essential. Accurate prediction and management of such states are key to preventing failures, reducing maintenance costs, and extending engine lifespan. A central part of this work is the analysis of instability phenomena that arise under off-design conditions, including rotating stall and surge. These effects not only degrade compressor performance but also lead to increased mechanical stress and potential failure. The study further examines thermal and structural loads on blades and rotors, the influence of twisted geometries, and the redistribution of aerodynamic forces. Moreover, the work highlights the significance of structural integrity and flow control in real-world conditions, referencing maintenance strategies and monitoring technologies. Although simulation and experimental analysis were beyond the scope of this study, the theoretical and bibliographic foundation lays the groundwork for future research. Professional experience gained through an internship in a real aircraft engine maintenance environment provided valuable insight and reinforced the practical relevance of the phenomena described. It contributed to a more grounded understanding of compressor operation, control strategies, and failure prevention. The thesis concludes with proposals for future work, including CFD modeling, experimental testing, and the application of artificial intelligence for surge prediction and adaptive control. The findings can be applied not only to the design of new compressors but also to the optimization of existing engines through retrofit solutions. Given the increasing need for reliable and efficient propulsion systems, this topic remains highly relevant in the field of turbomachinery engineering.	el
dc.format.extent	70	el
dc.identifier.uri	https://amitos.library.uop.gr/xmlui/handle/123456789/9157
dc.language.iso	el	el
dc.publisher	Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject.keyword	Αεριοστρόβιλος	el
dc.subject.keyword	Αξονικός συμπιεστής	el
dc.subject.keyword	Αποκόλληση ροής	el
dc.subject.keyword	Περιστροφική αποκόλληση ροής	el
dc.subject.keyword	Πάλμωση	el
dc.subject.keyword	Σημείο σχεδιασμού	el
dc.subject.keyword	Μεταβλητή γεωμετρία	el
dc.subject.keyword	Πτερύγια	el
dc.subject.keyword	Βαθμίδα συμπιεστή	el
dc.subject.keyword	Σταθερότητα ροής	el
dc.title	ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ STALL ΣΕ ΑΞΟΝΙΚΟΥΣ ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ	el
dc.type	Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία	el

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1

Name:: Karkoulias_19045.pdf
Size:: 3.91 MB
Format:: Adobe Portable Document Format
Description:: Διπλωματική εργασία

Download

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1

Name:: license.txt
Size:: 933 B
Format:: Item-specific license agreed upon to submission
Description:

Download

Collections

Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών (Μ. Δ. Ε.)