عنوان
تحقيق تجربي و عددي اثرات وينگلت و اسكوييلر بر عملكرد آئروديناميكي رديف پره توربين محوري
نويسنده اصلي
علي اكبرزاده
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
افزايش بازدهي موتورهاي توربين گازي هميشه يكي از موضوعات مهم براي طراحان و كاربران اين موتورها بوده است كه رابطه مستقيمي با كاهش افت‌هاي آئروديناميكي ايجادشده در داخل موتورها دارد. در پژوهش حاضر به‌منظور كنترل جريان نشتي از نوك به‌عنوان يكي از عوامل مؤثر در كاهش بازدهي، از روش كنترلي غيرفعال بهينه‌سازي هندسه‌ي نوك پره از طريق جايگزيني نوك ساده پره با وينگلت و وينگلت-اسكوييلر استفاده گرديده است. براي اين منظور پارامترهاي تغييرعرض وينگلت و عدد رينولدز موردمطالعه تجربي و عددي قرارگرفته است. آزمون‌ها روي مجموعه كسكيد پره‌هاي CT2 ساخته‌شده در آزمايشگاه آئروديناميك و توربوماشين‌هاي تراكم پذير و در اعداد رينولدز k100،k120و k140 براي نسبت عرض وينگلت به گام %2.64، %5.28 و %7.92 انجام‌شده است. اندازه‌گيري فشار استاتيك روي سطح پره در مقاطع %50، %75 و %90 به‌منظور بررسي تغييرات بارگذاري پره و روي ديواره انتهايي در سمت نوك پره به‌منظور بررسي محلي اثرات جريان نشتي از نوك بر روي نوك پره صورت گرفته است. همچنين در حل عددي نيز با استفاده از نرم‌افزارهاي ديناميك سيالات محاسباتي تأثيرات روش بهينه‌سازي انتخابي بر روي جريان نشتي از نوك به هنگام تداخل با جريان اصلي و گردابه‌ي گذرگاهي در پايين‌دست پره، موردبررسي قرارگرفته است.
نتايج در بخش آزمون‌هاي تجربي به‌صورت بررسي نمودارهاي ضريب فشار استاتيك در ميانه اسپن و در محل %90 اسپن از پايه پره، كانتورهاي فشاري در سطح مكشي و فشاري پره و روي ديواره با بررسي اثرات افزايش عرض وينگلت در اعداد رينولدز مختلف ارائه‌شده است. وينگلت در سمت مكشي با تأخير انداختن در جدايش جريان نشتي از نوك و در سمت فشاري با كاهش دبي جريان نشتي از نوك، بارگذاري را به صورت قابل‌توجهي افزايش مي‌دهد. تأخير در جدايش همچنين اثرات مخرب بارگذاري نوساني صورت پذيرفته توسط گردابه‌ي نشتي از نوك را نيز به‌صورت محسوسي كاهش مي‌دهد. همچنين اين نوع هندسه در نسبت عرض به گام بهينه قدرت جريان نشتي از نوك را به‌صورت قابل‌توجهي كاهش داده و سبب ايجاد جريان يكنواختي بر روي نوك پره مي‌گردد.
در ادامه اثرات اسكوييلر با اضافه نمودن به هندسه‌هاي وينگلت ذكرشده به‌صورت مشابه موردبررسي قرارگرفته است. عمده اثرات اسكوييلر در ناحيه‌ي درز نوك پره مي‌باشد. اين نوع هندسه با ايجاد شكاف روي نوك پره، جريان عبوري از نوك پره را به تله انداخته و سبب كاهش شديد سرعت جريان درز نوك مي‌گردد. تلفيق اين نوع هندسه با وينگلت سبب افزايش قابل‌توجه بازدهي توربوماشين‌ها مي‌شود.
شبيه‌سازي عددي صورت گرفته نيز نتايج تجربي به‌دست‌آمده را به‌خوبي تصديق نموده و علاوه بر آن نشان داده، عملكرد وينگلت و وينگلت-اسكوييلر مختص جريان نشتي از نوك نبوده و تأثيرات قابل‌توجهي بر كاهش اثرات گردابه‌ي گذرگاهي مي‌گذارد.
شماره ركورد
192873
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي هوافضا - آئروديناميك
استاد راهنما
دكتر رضا تقوي زنوز