عملكرد جداره بهبود دهنده با تيغه‌هاي به عقب كشيده شده در تأخير سكته و ممانعت از خفقان كمپرسورهاي جريان محوري

كارشناسي ارشد

چكيده كمپرسورها در محدوده خاصي از ظرفيت و فشار كار مي‌كنند كه به محدوده عملكردي كمپرسور موسوم است. نقطه طراحي كمپرسور در بخشي از فراخناي منحني عملكردي كمپرسور قرار دارد. عملكرد كمپرسور در نقاطي خارج از نقطه طراحي اگرچه در محدوده عملكردي كمپرسور است وليكن متناظر با عملكرد خارج از نقطه طرح است. كار كردن خارج از محدوده عملكردي كمپرسور در بعضي مواقع باعث بروز ناپايداري‌هاي آئروديناميكي مي‌شود. ناپايداري‌هاي آئروديناميكي در شرايط بحراني ابتدا باعث رخداد پديده استال و سپس باعث وقوع پديده سرج مي‌گردد. وقوع ناپايداري‌ها نسبت فشار كمپرسور را تا حد زيادي كاهش مي‌دهد، اين امر باعث افت راندمان كلي مي‌شود. با تداوم پديده استال علاوه بر كاهش قابل ‌ملاحظه بازدهي شرايط سرج به كمپرسور تحميل مي‌گردد. سرج پديده توأم با توقف عملكرد كمپرسور است. دو روش مورد استفاده براي به تأخير انداختن پديده استال، روش كنترل فعال و روش كنترل غيرفعال مي‌باشند. كاربرد جداره بهبود دهنده يكي از مهم‌ترين و مؤثرترين روش‌هاي كنترل غيرفعال به‌منظور به تأخير انداختن پديده استال و ممانعت از پديده سرج است. در اين پايان‌نامه تأثير جداره‌هاي بهبود دهنده با پره‌هاي به عقب كشيده شده بر روي عملكرد كمپرسور جريان محوري مورد بررسي قرار گرفته است. در ابتدا مدل هندسه رديف پره‌هاي هادي همراه با يك طبقه كمپرسور جريان محوري سرعت پايين كه شامل يك ناحيه ورودي، يك رديف پره‌هاي روتور و يك رديف پره‌هاي استاتور مورد ملاحظه قرار گرفته است. طبقه مزبور بدون جداره بهبود دهنده به‌صورت عددي تجزيه و تحليل شده و نتايج عددي و نتايج تجربي مقايسه شده‌اند. كمپرسور يك طبقه توأم با پره‌ هادي با بكار گيري سه هندسه مختلف از جداره‌هاي بهبود دهنده به عقب كشيده شده نيمه تيوبي، نيمه دايروي و نيمه بيضوي با هفت مقدار عدم پوشش وتر محوري 2/23%، 3/33%، 4/43%، 5/53%، 6/63%، 7/73% و 8/83% براي 120 عدد پره ‌هادي درون جداره مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج شبيه‌سازي منتج از كاربرد جداره بهبود دهنده با نتايج تجربي موجود مورد مقايسه قرار گرفته‌اند. نسبت فشار، ضريب افزايش فشار و راندمان در شرايط كلي و مبتني بر فشارهاي (كل به كل) و (كل به استاتيك) محاسبه شده و سرانجام ميزان بهبود حاشيه امن استال و مقادير راندمان قرباني شده براي هر سه هندسه مورد ارزيابي قرار گرفته‌اند. آنچه از بررسي مطالعات عددي مستفاد گرديده مبين آن است كه جداره بهبود دهنده نوع نيمه تيوبي با عدم پوشش وتر محوري 4/43%، بالاترين مقدار بازدهي و نسبت افزايش فشار را فراهم نموده است. جداره بهبود دهنده مزبور منحصراً 75/21% حاشيه امن استال را فراهم نموده است. بيشترين ميزان حاشيه امن استال مربوط به جداره بهبود دهنده نيمه تيوبي با عدم پوشش وتر محوري 3/33% بوده كه بالغ بر 78/29% محاسبه گرديده است. شايان ذكر است اگرچه عدم پوشش وتر محوري مزبور بهترين حاشيه امن استال را فراهم نموده است وليكن اين بهبود با هزينه قرباني كردن 95/0% از حداكثر راندمان كلي مبتني بر فشارهاي كل-كل عايد گرديده است. جداره بهبود دهنده نيمه دايروي اندك رفتار متفاوتي را نشان داده است. بالاترين راندمان كلي مبتني بر فشارهاي (كل-كل) در حالت عدم پوشش محوري 6/63% به دست آمده است. اين عدم پوشش راندمان حداكثري مطروحه را به ميزان 99/0% افزايش داده است. حاشيه امن استال در عدم پوشش مزبور حدود 90/24% بهبود يافته است. بالاترين حاشيه امن استال در ساختار جداره بهبود دهنده نيمه دايروي براي عدم پوشش وتر محوري 4/43% و به مقدار 16/29% به دست آمده است. همچنين جداره بهبود دهنده نيمه بيضوي رفتاري مشابه جداره بهبود دهنده نيمه دايروي دارد. بالاترين راندمان كلي مبتني بر فشارهاي (كل-كل) براي اين جداره نيز در حالت عدم پوشش وتر محوري 6/63% به دست آمده است. اين عدم پوشش راندمان حداكثري مطروحه را به ميزان 91/0% افزايش داده است. حاشيه امن استال در عدم پوشش مزبور حدود 99/22% بهبود يافته است. بالاترين حاشيه امن استال در ساختار جداره بهبود دهنده نيمه بيضوي براي عدم پوشش وتر محوري 4/43% و به مقدار 34/28% به دست آمده است. واژه‌هاي كليدي: استال، سرج، جداره بهبود دهنده، جداره بهبود دهنده به عقب كشيده شده، نيمه تيوبي، نيمه دايروي، نيمه بيضوي، حاشيه امن استال، راندمان قرباني شده.

191840

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر محمد اخلاقي