31660

طراحي آيروديناميكي پره‌هاي هادي متغير (VIGV) كمپرسور‌هاي سانتريفيوژ به روش انحناي خطوط جريان

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك -تبديل انرژي

1400

1403/7/15

دكتر تقوي زنوز

-

مهندسي مكانيك

پره راهنماي متغير در كمپرسورها نقش حياتي در بهبود عملكرد و كارايي اين دستگاه‌ها ايفا مي‌كند. اين پره‌ها به‌ويژه در كمپرسورهاي چند طبقه و توربين‌هاي گاز براي كنترل جريان هوا و بهينه‌سازي فشار و دما مورد استفاده قرار مي‌گيرند. وظايف كلي آن‌ها شامل بهبود عملكرد، كنترل توان، كنترل توان و دبي توربين گاز، كاهش مصرف انرژي و افزايش طول عمر قطعات است. در تحقيق حاضر، به بررسي و تحليل عملكرد پره راهنماي متغير در كمپرسورهاي گريز از مركز پرداخته شده است. اين مطالعه شامل طراحي پره‌هاي راهنماي متغير با دو پروفيل متفاوت، يعني DCA و ناكا چهار رقمي متقارن، به روش انحناي خطوط جريان (SLC) است. يكي از اهداف اين تحقيق، اعتبارسنجي روش‌هاي طراحي از طريق تست‌هاي تجربي و شبيه‌سازي ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) است. براي استخراج نقشه عملكردكمپرسور، از روش‌هاي مختلفي استفاده شد كه شامل حل‌هاي صفر بعدي، يك‌بعدي و انحناي خطوط جريان است. دقت هر يك از اين روش‌ها به‌تدريج با در نظر گرفتن اثرات سه‌بعدي و افت‌ها افزايش يافته است. به‌منظور ايجاد يك پايگاه داده غني، حدود 125 حل CFD به‌ازاي سه پارامتر ورودي انجام شده است. پس از ايجاد پايگاه داده، از روش رگولاسيون براي يافتن منطق رياضي بين پارامترهاي خروجي و ورودي استفاده شده است. اين مرحله منجر به استخراج توزيع ممنتم زاويه‌اي به‌ازاي هر پارامتر دلخواه گرديد. در نهايت، با داشتن توزيع ممنتم زاويه‌اي براي پارامترهاي مختلف، نقشه عملكردكمپرسور گريز از مركز با حضور پره راهنماي متغير رسم شد كه موجب كاهش هزينه محاسباتي و رسسيدن به يك حل اوليه مي‌شود. اين تحقيق به‌طور جامع به بررسي نقش پره‌هاي راهنماي متغير در بهبود عملكردكمپرسورهاي گريز از مركز پرداخته و نتايج آن مي‌تواند به بهينه‌سازي طراحي و عملكرداين دستگاه‌ها كمك شاياني نمايد. همچنين در كار حاضر بر كمپرسور گريز‌ازمركز 450 كيلووات آزمايشگاه آئروديناميك و توربوماشين‌هاي تراكم پذير دانشگاه علم و صنعت باز طراحي شد.

1403/09/16

Aerodynamic Design of Variable Inlet Guide Vanes (VIGV) in Centrifugal Compressors using the streamline curvature Method

10/6/2025 12:00:00 AM

Variable inlet guide vanes play a crucial role in enhancing the performance and efficiency of compressors, particularly in multi-stage and gas turbine applications. These vanes are utilized to control airflow and optimize pressure and temperature within the system. Their primary functions include improving performance, controlling power output, reducing energy consumption, and increasing the longevity of components.In the current study, the performance of variable inlet guide vanes in centrifugal compressors has been examined. This research involves the design of variable guide vanes with two distinct profiles: DCA and NACA four-digit symmetric, using the SLC method. One of the objectives of this investigation is to validate the design methods through experimental tests and computational fluid dynamics (CFD) simulations.To extract the performance map of the compressor, various methods have been employed, including zero-dimensional, one-dimensional, and flow line curvature analyses. The accuracy of these methods has progressively improved by considering three-dimensional effects and losses. Approximately 125 CFD simulations were conducted for three input parameters to create a comprehensive database.Following the establishment of this database, a regression approach was utilized to identify the mathematical relationships between the output and input parameters. This process led to the extraction of angular momentum distribution for each desired parameter. Ultimately, with the angular momentum distribution for various parameters, a performance map of the centrifugal compressor with variable inlet guide vanes was constructed, which facilitates a reduction in computational costs and aids in achieving an initial solution.This research comprehensively investigates the role of variable inlet guide vanes in improving the performance of centrifugal compressors, and its findings can significantly contribute to the optimization of the design and operation of these machines.

كمپرسورگريز‌از‌مركز، روش انحناي خطوط جريان، توزيع ممنتم زاويه‌اي، پره راهنماي متغير، استخراج نقشه عملكرد

Mean-Line Method - Angular Momentum Distribution - Variable Inlet Guide Vane (VIGV) - Performance Map

rahim karimi noghabi

dr reza taghavi zenoz