28527

مطالعه عددي اثر نوسانات سيستم سوخت‌رساني در محفظه احتراق يك موتور توربيني

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1399

1402/4/24

امير مهدي تحسيني

دانشكده مهندسي مكانيك

در اين مطالعه به بررسي اثرات تحريك دبي سوخت ورودي و دبي كل ورودي با دامنه¬ها و فركانس¬هاي مختلف بر روي رفتار محفظه احتراق يك موتور توربين گاز صنعتي پرداخته‌شده است كه بر اثر اين تحريك و يا اختلال در سيستم سوخت¬رساني نوساناتي در محفظه احتراق به¬وجود مي¬آيند، همچنين رفتار مشاهده شده در داخل محفظه احتراق با رفتار پديده ناپايداري احتراق مقايسه خواهد شد. ممكن است اين اختلال و نوسانات در سيستم سوخت¬رساني بسته به شرايط محفظه و شرايط عملكردي سبب ايجاد خسارت‌هاي مالي و جاني شوند و يا سبب تحريك عامل فشار در داخل محفظه نشوند. يكي از اهداف اين مطالعه يافتن فركانس تحريك و يا فركانس‌هاي حساس براي دامنه تحريك‌هاي مختلف واردشده از بين فركانس‌هاي مختلف است. اين تحريك يك‌بار به دبي كل ورودي اضافه شد و بار ديگر فقط به دبي سوخت ورودي كه در هركدام از آن‌ها رفتارهاي خاص مشاهده شد. اين شبيه¬سازي بر روي محفظه احتراق SGT-100 در نرم‌افزار فلوئنت به‌صورت گذرا و با استفاده از روش RANS حل‌شده است و از مدل استاندارد K-Epsilon به‌عنوان مدل توربولانسي استفاده‌شده است. هنگام تحريك دبي سوخت ورودي، فركانس 50 هرتز بيشترين پاسخ دامنه نوسانات فشار را در داخل محفظه احتراق نسبت به ساير فركانس¬ها داشت و همچنين هنگامي كه دبي كل ورودي تحريك شد فركانس 250 هرتز كمترين پاسخ را داشت؛ اما ساير فركانس¬ها پاسخ دامنه نوسانات فشار بيشتري را از خود نشان دادند و در هر دو حالت فركانس خروجي نسبت به فركانس ورودي بدون تغيير ماند. در اين محفظه احتراق(SGT-100) تحريك سيستم سوخت¬رساني منجر به دامنه نوسانات فشار خيلي بزرگي در داخل محفظه احتراق نشد و در مقايسه با دامنه نوسانات فشاري كه در پديده ناپايداري احتراق رخ ميدهند، اين نوسانات كوچكتر بودند؛ اما اين تست¬ها از نظر ايمني براي محفظه احتراق¬هاي توربين گازهاي هوايي و صنعتي لازم و ضروري هستند.

1402/04/27

Effect of fuel system fluctuations in a gas turbine engine's combustion chamber: a numerical study

7/14/2024 12:00:00 AM

In this study, the effects of fluctuations in the input fuel flow rate and the total input flow rate with different amplitudes and frequencies on the behavior of the combustion chamber of an industrial gas turbine engine are investigated. The pressure fluctuations observed inside the combustion chamber are compared with the pressure fluctuations of the combustion instability phenomenon. The excitation frequency of the burner is also found, which results in higher pressure fluctuation amplitudes inside the combustion chamber than other frequencies. By exciting the total inlet flow rate and the inlet fuel flow rate, the burner pressure fluctuations exhibited different behaviors in each case. The simulations are performed transiently on the SGT-100 combustion chamber using the RANS method with the standard K-epsilon model used as the turbulence model. By exciting the inlet fuel flow rate, the frequency of 50 Hz had the highest amplitude response of pressure fluctuations inside the combustion chamber compared to other frequencies. When the total inlet flow rate is excited, the inlet frequency of 250 Hz has a smaller pressure fluctuations amplitude inside the combustion chamber compared to the other inlet frequencies. In both cases, the output frequency remains unchanged relative to the input frequency. The excitation of the fuel supply system did not lead to a significant amplitude of pressure fluctuations inside the combustion chamber compared to the amplitude of pressure fluctuations that cause combustion instability.

احتراق سوخت رقيق , ناپايداري احتراق , دامنه نوسانات فشار

Lean Fuel Combustion , Combustion Instability , Amplitude Of Pressure Fluctuations

Reza safari Qara Ziauddin

Dr. A.M. tahsini