مشخصات ميدان جريان ناپايا در ناحيه درز نوك رديف پره كمپرسور محوري

كارشناسي ارشد

يكي از چالش‌ها در طراحي كمپرسور‌ها‌ي محوري دستيابي به نقاط عملكردي بهينه به دور از رخداد پديده‌هاي ناپايداري مي‌باشد. اما شرايط با بازده بيشينه معمولا با شروع ناپايداري‌ها و وقوع پديده‌هايي مانند سرج و استال همراه مي‌باشد. وجود درز نوك در كمپرسور‌هاي محوري سبب تشكيل ورتكس نشتي نوك مي‌شود. اثرات متقابل شديد بين ورتكس نشتي نوك و جريان گذرگاه سبب افت كارايي كمپرسور مي‌شود. از اين رو مطالعه كنترل و كاهش اثرات نامطلوب جريان نشتي نوك رديف پره كمپرسور محوري اهميت بسزايي دارد. به‌ منظور شناسايي مكانيزم ناپايداري‌ها، توانايي شناسايي اغتشاشاتي كه در فرايند قبل از استال رخ مي‌دهند و در ادامه شناخت دقيقي از ساختار شكل‌گيري استال از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. استفاده از تجهيزات اندازه‌گيري با دقت بالا روشي مفيد براي دستيابي به اين اطلاعات مي‌باشد. در اين پژوهش، ابتدا مختصري به انواع ناپايداري‌ها در كمپرسور‌هاي محوري، علل و شكل‌گيري آن‌ها و همچنين روش‌هاي كنترل آن‌ها پرداخته شده است. محور اصلي پژوهش مطالعه شكل‌گيري استال دوراني در يك كمپرسور محوري سرعت پايين مي‌باشد. بدين منظور از اندازه‌گيري‌هاي آزمايشگاهي و شبيه‌سازي‌ عددي با هدف دستيابي به يك شناخت جامع و دقيق از فرايند قبل از آغاز استال، شكل‌گيري و توسعه آن استفاده شده است. داده‌برداري در بخش آزمايشگاهي با به‌كارگيري حسگر‌هاي فشار لحظه‌اي هانيول انجام شده است. آرايه‌اي متشكل از 30 حسگر فشار روي پوسته كمپرسور به گونه‌اي نصب شده‌اند كه يك گذرگاه پره (30 درجه از محيط كمپرسور) را پوشش مي‌دهند. نتايج در قالب سيگنال‌هاي خام، كانتور‌هاي فشار لحظه‌اي و همچنين در قالب تحليل فركانسي شامل تبديل فوريه سريع (FFT) و تبديل فوريه زمان كوتاه (STFT) ارائه شده‌اند. با بررسي نتايج كانتور‌هاي فشار لحظه‌اي مشخص گرديد كه فرايند استال اسپايك شامل جدايش جريان از لبه حمله و متعاقبا شكل‌گيري گردابه اسپايك مي‌باشد. تشكيل گردابه اسپايك در گذرگاه جريان منجر به مسدود‌شدگي قابل‌توجه در جريان اصلي مي‌شود. نتايج سيگنا‌ل‌هاي نوساني نشان مي‌دهند كه در طي فرايند شكل‌گيري استال، تبديل فوريه زمان كوتاه به خوبي قادر به نشان دادن فركانس‌هاي غالب و تفكيك پديده‌هاي آيروديناميكي در ميدان جريان مي‌باشد. به موازات كار‌هاي آزمايشگاهي از شبيه‌سازي‌ عددي ميدان جريان نيز بهره برده شده است. از اطلاعات حاصل براي مقايسه با نتايج آزمايشگاهي براي صحت‌سنجي روش عددي و يافتن بيشتر جزئيات جريان استفاده شده است.

191861

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي هوافضا - آئروديناميك

دكتر تقوي زنوز