بررسي تجربي و عددي اثرات زبري سطح بر پديده گذار در كسكيد پره‎هاي كمپرسور محوري مادون صوت

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - آئروديناميك

دي ماه 1394

دي ماه 1394

دكتر رضا تقوي زنوز

مكانيك

چكيده در علم مكانيك سيالات، پيش بيني قابل قبولي از پديده گذار جريان از لايه‎اي به آشفته يكي از دغدغه هاي دانشمندان و مهندسين به شمار مي رود. از آنجايي كه پديده گذار با بروز تغييرات چشمگيري در پارامترهاي آيروديناميكي و همچنين ضريب انتقال حرارت همراه است، لذا داشتن درك درستي از ماهيت آن اهميت بالايي دارد. عوامل متعددي بر پديده گذار موثرند كه يكي از مهمترين آن‎ها زبري سطح مي‎باشد. در اين پايان نامه اثرات زبري سطح بر پديده گذار و رفتار آيروديناميكي كسكيد پره‎هاي كمپرسور محوري مادون صوت با انجام تست تجربي و شبيه سازي عددي بررسي شده است. بدين منظور ابتدا با استفاده از تجهيزات آزمايشگاهي موجود، پارامترهاي موثر بر رفتار آيروديناميكي كسكيد پره‎ها نظير توزيع فشار و سرعت بر روي سطح پره‎ها اندازه گيري شدند. داده برداري‎ها براي سطوح صاف و زبر، در مقادير مختلف زواياي برخورد و عدد رينولدز انجام شده است و سپس اثرات آنها بر موقعيت، طول و نوع فرايند گذار مورد بررسي قرار گرفت. براي استخراج پروفيل‎هاي سرعت در تست تجربي، از جريان سنج سيم داغ و براي شبيه سازي عددي از مدل پيشرفته انتقال تنش برشي (SST) و مدل گذار استفاده شده است. نتايج به دست آمده از تحليل تجربي و عددي حاكي از آن است كه مي‎توان از زبري سطح به عنوان يك روش كنترل غيرفعال جهت كنترل نوع و موقعيت فرايند گذار و همچنين جدايش جريان استفاده كرد. زبري سطح در اعداد رينولدز پائين با انتقال نقطه شروع گذار به بالادست جريان، مانع از جدايش جريان لايه‎اي شده و مي‎تواند تا 7/8 درصد نسبت به سطح صاف افت فشار كل را بكاهد. از طرفي ديگر در اعداد رينولدز بالا، اثرات زبري سطح در افزايش افت فشار كل تشديد شود. افزايش زبري سطح همچنين باعث كاهش اندازه حباب جدايي لايه‎اي شده و براي سطوح بسيار زبر موجب رخداد گذار ميان‎بر مي‎شود. در نتيجه مي‎توان گفت كه در مقادير پائين اعداد رينولدز، افزايش زبري سطح تا ميزاني مشخص مي‎تواند افت فشار كل را بكاهد. در حاليكه در مقادير بالاي اعداد رينولدز، سطح صاف نسبت به سطح زبر افت كمتري را در فشار كل خواهد داشت. واژها هاي كليدي : پديده گذار، اثرات زبري سطح، كسكيد كمپرسور محوري، افت فشار كل، تست تجربي، جريان سنج سيم داغ.