26880

بهبود عملكرد آئروديناميكي رديف پره هاي كمپرسور محوري با استفاده از توليد كننده گردابه

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا-پيشرانش

1397-1400

1400/11/10

رضا تقوي زنوز

مكانيك

جريان ثانويه تاثير قابل توجهي بر روي افت در كمپرسورهاي محوري دارد. طبق مطالعات صورت گرفته شده افت ناشي از جريان ثانويه حدود 30-50% افت آئروديناميكي در رديف پره هاي كمپرسور محوري را شامل مي شود. از اين رو افت ناشي از جريان ثانويه از جذاب ترين مسائل براي مطالعه در بين محققان است و به همين جهت از روش هاي فعال و غيرفعال متعددي جهت كنترل اثر جريان ثانويه استفاده شده است. در اين مطالعه جهت بهبود افت ناشي از جريان ثانويه در گذرگاه رديف پره هاي خطي كمپرسور محوري، از تيغه هاي توليد كننده هاي گردابه (VG) كه نوعي دستگاه كنترلي غيرفعال به شمار مي روند با پروفيل مستطيلي شكل استفاده شده است. VG ها بر روي ديواره انتهايي و در جلوي رديف پره ها با فاصله هاي يكسان از هم قرار گرفته اند. در تحقيقات انجام شده، اثرات جريان ثانويه درگذرگاه رديف پره هاي كمپرسور محوري بصورت عددي و تجربي با جزئيات تشريح شده است. اين موضوع باعث شفاف شدن تاثير VG بر روي جريان نزديك ديواره، اندازه ناحيه جدايش گوشه و رشد گردابه نعل اسبي از نوك پره مي شود. تست هاي انجام شده روي رديف پره هاي كمپرسور، با استفاده از تونل باد سرعت پايين واقع در آزمايشگاه تحقيقاتي آئروديناميك و توربوماشين هاي تراكم ناپذير دانشگاه علم و صنعت ايران در حالت كمترين افت آيروديناميكي (نقطه طراحي)، در عدد رينولدز 300,000 و سرعت 37 m/s بوده است. تغييرات زاويه برخورد VG ها از -2o تا +10o است. در نقطه طراحي، افت فشار كل مي تواند 6.91% با استفاده از VG ها در زاويه برخورد 10 درجه كاهش يابد، اين در حالي است كه تغييرات فشار استاتيك تقريبا بي تاثير از VG بوده است. آزمايش هاي تجربي صورت گرفته شده شامل نمايش سطحي الگوي جريان با استفاده از نفت فلورسنت، آشكار سازي جريان با نخ ابريشم، آشكار سازي جريان با دود و همچنين بدست آوردن كانتور فشار كل در فاصله 40% S بالادست لبه فرار با استفاده از رِيك فشار است. به موازات كارهاي تجربي، كارهاي عددي هم انجام شده است و در نهايت با يكديگر اعتبارسنجي گرديده اند.

1401/06/05

Improving the aerodynamic performance of axial compressor cascade using vortex generator

1/30/2023 12:00:00 AM

Secondary f has a significant effect on the losses in axial compressors. According to studies, the loss due to secondary flow is about 30-50% of the aerodynamic loss in the axial compressor cascade. Therefore, the secondary flow loss is one of the most interesting issues for study among researchers and therefore several active and passive methods have been used to control the effect of secondary flow. In this study, to optimize the secondary flow loss, rectangular vortex generatore (VGR) vanes are used on the end wall, which is a kind of passive control device. The VGRs are located on the end wall and in front of the compressore cascade at equal distances from each other. The study includes a detailed description of the secondary flow effects in the compressor cascade, which is based on experimental and numerical results. This clarifies the effect of VGR on the flow near the end wall, the extent of the corner separation area, and the growth of the horseshoe vortex from the leading edge. The tests conducted on compressor cascade with using low-speed and incompressible wind tunnels located in the aerodynamic laboratory of Iran University of Science and Technology in the state of the lowest loss (design point) at Reynolds number 300,000 and Mach number 0.1. The incidence angle of VGRs are from -2 to +10 . At the design point, the total pressure loss can be reduced by about 10% with using VGR at an incidence angle of 10 °, while the static pressure variation have been almost unaffected by VGR.

رديف پره هاي كمپرسور محوري , افت جريان ثانويه , توليد كننده هاي گردابه , ضريب افت فشار كل

axial compressor cascade , secondary flow loss , vortex generator , total pressure lost coefficient

Mahdi Alidadi Talkhestani

Reza Taghavi Zonooz