شبيه سازي CFD تاثير تغييرات فشار بر عملكرد كنتور توربيني گاز

كارشناسي ارشد

پژوهش حاضر، توسعه مدلي عددي براي پيش بيني عملكرد كنتور توربيني گاز با استفاده از معادله حركت بر پايه تئوري تعادل گشتاور مي‌باشد. در اين مدل با استفاده از ديدگاه قاب چرخان چندتايي(MRF) و مدل اغتشاشي Standard k-ε شبيه‌سازي در حالت پايا بر روي يك كنتور توربيني گاز 2 اينچ با ظرفيت G65 و كلاس 150 ساخت شركت وِمتك بوسيله نرم افزار فلوئنت انجام گرديد. جهت مدل كردن معادله تعادل گشتاور و محاسبه سرعت زاويه‌اي روتور، كد UDF مناسب ايجاد و به نرم افزار اضافه شد. براي ارزيابي مدل ارائه شده، نتايج شبيه سازي با داده‌هاي تجربي بدست آمده از سازنده كنتور مورد مقايسه قرار گرفت كه اختلاف نتايج شبيه‌سازي و داده‌هاي تجربي در حدود 16/0درصد بود كه نشان از اعتبار مدل ارائه شده در شبيه‌سازي عملكرد كنتور توربيني گاز مي‌باشد. نتايج بدست آمده از شبيه‌سازي بيانگر عدم تقارن توزيع سرعت براي دبي‌هاي بيش از Qmax 4/0 در پايين‌دست كنتور بود و براي اينكه اين پديده تاثير منفي بر اندازه‌گيري جريان نداشته باشد، طول مناسب براي توسعه يافتگي جريان براي پايين‌دست كنتور با استفاده از شبيه‌سازي انجام شده حداقل 10برابر قطر لوله پيشنهاد گرديد. سپس با استفاده از مدل ارائه شده تاثير فشار عملياتي جريان در سه فشار 1، 4 و 10 بار بر روي عملكرد كنتور توربيني گاز مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج حاصل شده از شبيه‌سازي براي فشار‌هاي 4 و 10 بار نسبت به فشار 1 بار بيانگر افزايش سرعت چرخش روتور به ترتيب 5 و 6 درصد بود، كه اين امر سبب خطاي اندازه‌گيري مثبت كنتور مي‌شود. همچنين با توجه به نتايج توزيع پارامترهاي جريان (سرعت، انرژي جنبشي آشفتگي و نرخ تلفات بواسطه‌ي آشفتگي) در استاتور و روتور، مي‌توان اينگونه بيان كرد كه افزايش فشار بر توزيع پارامترهاي جريان تاثيري نداشته و سبب كاهش كمي اين پارامترها بصورت بي‌بٌعد در قسمت استاتور و افزايش آنها در ناحيه روتور شده است. در نتيجه مي‌توان تاثير فشار را بر روي افزايش نيروي محركه فشاري دانست و براي رفع خطاي اندازه‌گيري كنتور توربيني، نيروي اصطكاك مكانيكي متناسب با افزايش نيروي محركه ناشي از افزايش فشار به كنتور وارد نمود، كه اين عمل با اضافه كردن چرخ‌دنده‌هاي متنوع در جنس و تعداد دندانه به بخش شماره اندازه كنتور انجام مي‌شود. بنابراين با استفاده از مدل توسعه داده شده مي‌توان هزينه‌هاي سنگين طراحي و بهينه‌سازي عملكرد كنتور توربيني گاز را كاهش داد.

191595

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي شبيه سازي و كنترل فرآيند

دكتر سيد حسن هاشم آبادي