25547

ارزيابي كاربرد ساختارهاي نيمه (تيوپي، دايروي، بيضوي و قلبي) شكل جداره بهبود دهنده با تيغه هاي متعاقب با عدم پوشش وتر محوري نوك تيغه %63.63 بر عملكرد كمپرسور جريان محوري

ارشد

مهندسي هوافضا-پيشرانش

97

1400/2/16

محمد اخلاقي

مهندسي مكانيك

مطالعه و ارزيابي كارآمدي يكي از روش هاي كنترل غير فعال پديده واماندگي كه موسوم به جداره بهبود دهنده با پره هاي متعاقب است در تحقيق حاضر مورد نظر قرار گرفته است. اين نوع جداره بهبود دهنده سيال وامانده را با فشار مناسب و عاري از سلول واماندگي به جريان اصلي بالادست روتور هدايت مي‌نمايد. در اين پروژه مراحل شبيه سازي يك ساختار بدون جداره بهبود دهنده و چهار ساختار مختلف با جداره هاي بهبود دهنده از نوع نيمه تيوپي، نيمه دايروي، نيمه بيضوي و نيمه قلبي شكل مورد مطالعه قرار گرفته اند. هر چهار ساختار جداره بهبود دهنده با هندسه هاي مختلف، داراي عدم پوشش محوري (63/63) درصد، در نوك جزء دوّار بوده اند. در ابتدا نتايج شبيه سازي بدون جداره بهود دهنده با نتايج تجربي مورد مقايسه قرار گرفته اند. در مرحله بعد، نتايج حاصله از شبيه سازي ساختار نيمه تيوپي با نتايج تجربي موجود مورد ارزيابي قرار گرفته است. در مرحله واپسين، نتايج بدست آمده از شبيه سازي سه ساختار نيمه دايروي، نيمه بيضوي و نيمه قلبي شكل با نتايج عددي شبيه سازي ساختار نيمه تيوپي مورد ارزيابي قرار گرفته اند. جداره بهبود دهنده با عدم پوشش وتر محوري 63/63 درصد تمامي ساختار ها، قابليت مطلوب را درتأخير پديده واماندگي و ممانعت از خفقان داشته اند. ارزيابي ها مبتني بر ميزان افزايش بازه عملكردي، از منظر ضريب جريان، ضريب افزايش فشار و تركيب دو پارامتر فوق الاشاره نشان داده اند كه بيشترين ميزان بهبود حاشيه امن از منظر ضريب جريان در هندسه نيمه دايروي با مقدار (33/36) درصد بوده است. بيشترين مقدار بهبود حاشيه امن از منظر ضريب افزايش فشار در هندسه نيمه تيوپي با مقدار (98/10) درصد به دست آمده است. از منظر مقدار حاشيه امن مركّب از ضريب جريان و ضريب افزايش فشار كل به كل، بيشترين ميزان مربوط به ساختار هندسه نيمه دايروي با مقدار (21/31) درصد بوده است. شايان ذكر است كه كمترين ميزان افت بازده حداكثري كل به كل در جداره بهبود دهنده نيمه تيوپي با مقدار (52/3)درصد به وقوع پيوسته است. بيشترين ميزان افت بازده حداكثري كل به كل مربوط به جداره بهبود دهنده نيمه بيضوي و با مقدار (77/9)درصد بدست آمده است.

1400/09/02

Performance Assessment of the Applications of the Semi (Tubular, Circular, Elliptical and Hearted) Shape Configurations, using Vaned-Recessed Casing Treatment with 63.63% Rotor Blade Tip Axial Chord Exposure on the Axial Flow Compressor

5/6/2022 12:00:00 AM

Two aerodynamic instabilities occur in the axial flow compressor. The first is the local instability called Stall. Another general instability is called surge. The Stall phenomenon has a less destructive effect on compressor performance if it is gradual.if stall reches to position of surge, the stall is destructive.Axial flow compressor performance limitation is reduced by using two methods of active and passive control of the Stall phenomenon and the optimal operating conditions are improved. The study and evaluation of the efficiency of one of the methods of passive control of the stall, which is called the recess vaned casing treatment, has been considered in the present study. This casing tretment attracts stall cells. Based on previous research, this type of casing treatment is capable of redirecting the low-momentum flow to the upstream region of the rotor blade with enough momentum and also free of stall cells. All four casing tretments structures have axial exposure of 63.63% at the tip of the rotating component. First, the simulation results without the casing treatment are compared with the existing experimental results. In the next step, the results obtained from the simulation of the semi-tube structure with the existing experimental results are evaluated. The results show that the choke and stall points obtained from the simulation are both in a lower corrected mass flow rate compared to the experimental performance characteristics of the compressor. The comparison between these shapes is based on their respective operating range extensions. The amount of range extension has been evaluated using flow coefficient, pressure rise coefficient and combination of these two terms. The highest value of stall margin improvement based on flow coefficient is calculated to be 36.33% for semi-circular configuration. Moreover, the largest stall margin improvement based on pressure rise coefficient is 10.99%, corresponds to semi-tubular shape. Results also show that stall margin improvement based on both flow coefficient and pressure rise coefficient is 69.72% again for semi-circular casing treatment. Lowest and highest amounts of efficiency deterioration as a result of casing treatment implementation are 3.52% and 9.77%, for semi-tubular and semi-elliptical configurations, respectively.

واماندگي , خفقان , حاشيه امن , عدم پوشش محوري , حفره بازگردش , جداره بهبود دهنده , كمپرسور جريان محوري

Stall , Surge , axial exposure , recirculation cavity , Stall Margin , Casing Ttreatment , Axial Flow Compressor