Tujuan utama penyelidikan ini dijalankan adalah untuk menyelidik gerak balas struktur bilah turbin apabila berinteraksi dengan tekanan tinggi dan gas panas dari bahan bakar alternatif berbanding bahan bakar konvesional Jet-A. Lima jenis bahan bakar telah digunakan dalam penyelidikan ini iaitu Jet-A, Camelina Bio- synthetic Paraffinic Kerosene, Jatropha Bio-synthetic Paraffinic Kerosene, campuran 50% CSPK dengan 50% Jet-A (50CSPK/50Jet-A) dan campuran 50% JSPK dengan 50% Jet-A (50JSPK/50Jet-A). Nilai tekanan dan suhu di salur masuk turbin untuk setiap jenis bahan bakar telah ditakrifkan sebagai syarat sempadan di dalam analisis Computational Fluid Dynamic (CFD) melalui perisian ANSYS Fluent untuk mendapatkan medan tekanan dan suhu di sekitar kawasan bendalir bilah turbin. Setelah itu, Finite Element Analysis (FEA) dilaksanakan melalui perisian Static Structural Analysis ANSYS untuk mendapatkan nilai kecacatan, tekanan dan kerosakkan maksimum yang berlaku kepada struktur bilah turbin. Tekanan dan haba yang diperolehi di sekitar kawasan bendalir bilah turbin dipetakan ke atas struktur bilah turbin di dalam Static Structural Analysis untuk dikira sebagai beban haba dan beban tekanan yang merupakan sumber utama kepada beban mekanikal. Kaedah ini menunjukkan interaksi bendalir-struktur sehala. Di bawah pengaruh beban haba dan mekanikal, keputusan telah membuktikan bahawa nilai maksimum pencanggaan, tekanan dan keterikan yang dialami oleh struktur bilah turbin adalah lebih rendah dengan pengunaan bahan bakar alternatif berbanding bahan bakar konvensional Jet-A. Nilai tekanan dan keterikan maksimum yang rendah secara tidak langsung telah meningkatkan kitaran hidup kelesuan bilah turbin tersebut yang seringkali dikaitkan dengan kegagalan akibat kelesuan ketika beroperasi.
_______________________________________________________________________________________________________
The objective of the study is to investigate the gas turbine blade structural response when interacting with high pressure and high-temperature alternative fuel combustion hot gases in comparison with the conventional Jet-A fuel. Five types of fuels were used in this study, namely Jet-A, Camelina Bio-synthetic Paraffinic Kerosene (CSPK), Jatropha Bio-synthetic Paraffinic Kerosene (JSPK), a mixture of 50% CSPK with 50% Jet-A (50CSPK/50Jet-A) and a mixture of 50% JSPK with 50% Jet-A (50JSPK/50Jet-A). The turbine inlet pressure and temperature for each type of fuel were defined as boundary conditions in Computational Fluid Dynamic (CFD) analysis through ANSYS Fluent software to capture the pressure and temperature fields across the gas turbine blade fluid domain. Finite Element Analysis (FEA) was then conducted through Static Structural Analysis ANSYS software to evaluate the maximum deformation, stress and strain developed across the gas turbine blade structure. The temperature and pressure distribution obtained across the gas turbine blade fluid domain was mapped to the gas turbine blade structural domain in static structural analysis to account the thermal load and pressure load which are the main sources of mechanical loadings. This method is representing a one-way fluid-structure interaction. Under the influence of both thermal and mechanical load, results has proven that the maximum deformation, stress and strain experienced by the gas turbine blade structure are lower with the utilisation of the alternative fuel compare to those of conventional Jet-A fuel. The lower amount of maximum stress and strain have further enhanced the fatigue life cycle of the turbine blade that is prone to fail due to fatigue failure during operation.
Investigating fluid-structure interaction of alternative fuel combustion hot gases with turbine blade using cfd / Muhammad Noorakmal Noorashid