شبيه سازي كنترل جريان درز نوك پره توربين فشار بالا با هدف كاهش اثرات مخرب بر عملكرد توربين

كارشناسي ارشد

در زمينه توربوماشين ها انتخاب درز نوك مناسب براي جلوگيري از سايش بين نوك پره در حال گردش، و كيسينگ امري ضروري است. جريان ناشي از اختلاف فشار بين سطح فشار و سطح مكش در اين فاصله كوچك به صورت قابل توجهي بر عملكرد توربين اثر مي گذارد. اين اثر گذاري به گونه ايست كه حدود يك سوم تلفات آيروديناميكي در رديف پره روتور به واسطه جريان نشتي است و مي¬تواند باعث ايجاد ناپايداري هاي شديد در رديف پره شود. در اين پايان نامه ابتدا به بررسي انواع روش هاي كنترلي جريان نشتي درز نوك و فيزيك حاكم در اين ناحيه پرداخته شده و روش هاي فعال و غير فعال استفاده شده براي كنترل اثرات اين جريان معرفي شده اند. سپس شبيه سازي عددي جريان در طبقه توربين فشار بالا براي حالت لانه زنبوري بر روي نوك رتور، در نرم افزار ANSYS انجام شده و نمودار ها وكانتور هاي تلفات، ضريب فشار استاتيك و سرعت استخراج شده اند. شبيه سازي براي عرض هاي مختلف بالك براي سه حالت مماس بر نوك پره، بالك در موقعيت نيم درصدي ارتفاع كل نسبت به نوك پره (بالك 5/0درصد) و بالك در موقعيت يك درصدي ارتفاع كل نسبت به نوك پره (بالك 1 درصد) انجام شده و نتايج بدست آمده با يك ديگر مقايسه شده اند. اندازه گيري فشار استاتيك روي سطح پره در مقطع 50 در صد وتر محوري به منظور بررسي تغييرات بارگذاري پره بر روي نوك صورت گرفته است. نتايج به صورت كانتور و ضريب فشار استاتيك و ضريب تلفات با بررسي اثرات افزايش عرض بالك ارائه شده است. بالك در سطح فشار با كاهش دبي جريان نشتي و در سمت مكش پره با تاخير انداختن جريان بار گذاري را افزايش مي¬دهد و قدرت ورتكس هاي جريان در سمت مكش با افزايش عرض بالك تضعيف مي¬شود. نتايج نشان مي دهد كه بالك مماس برنوك با عرض 12 درصد تلفات را تا 35/21درصد نسبت به هندسه لانه زنبوري كاهش مي دهد. با بررسي دو حالت، بالك 5/0درصد و بالك 1 درصد مي توان دريافت كه با افزايش فاصله بالك از سطح پره اثر كاهشي بالك بر تلفات كمتر شده و بر كاهش نشتي نيز تاثير زيادي نخواهد داشت ؛ بنابراين بهترين حالت بالك مماس برنوك با عرض 12 درصد است كه بيشترين كاهش در تلفات و نشتي را دارا مي باشد.

196393

دانشگاه علم و صنعت ايران

هوافضا

سيد مصطفي حسينعلي پور