12595

12595

تحليل ترموالاستيسيته در پره توربين گاز با تابعيت دمايي ضرايب مواد

دكتري

مكانيك -تبديل انرژي

ارديبهشت 1392

ارديبهشت 1392

پروفسور غلامعلي عاطفي

چكيده توسعه و تدوين يك كد جامع براي تحليل مسائل ترموالاستيسيته، گام مهمي درجهت رفع نياز صنايع مختلف براي دستيابي به داده‌هاي طراحي محسوب مي‌شود. در اين رساله رفتار ترموالاستيك پره‌هاي متحرك توربين گاز در حالت واقعي، كه در آن پارمترها تابع دما هستند، مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته و نقاط بحراني آن‌ها تعيين شده است. اين كار با استفاده از روش‌هاي عددي و حل همزمان ميدان جريان سيال و انتقال حرارت درون جسم جامد(CHT) انجام شده و درنهايت يك روش جامع براي تحليل اينگونه مسائل تدوين و پيشنهاد شده است. در اكثر روش‌هاي كلاسيك موجود براي حل اين‌گونه مسائل، خواص فيزيكي-مكانيكي اجسام ثابت و مستقل از دما فرض شده، ولي با توجه به اين‌كه در عمل خلاف اين رفتار مشاهده مي‌شود، ثابت درنظر گرفتن اين پارامترها سبب كاهش دقت محاسبات مي‌شود. لذا، در اين رساله با در نظر گرفتن خواص موادي بصورت وابسته به دما و توسعه كدهاي عددي براي حل همزمان، چندين پره توربين گاز با و بدون كانال خنك‌كن مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. پارامترهاي ميدان جريان اطراف پره و درون كانال‌هاي خنك‌كن با استفاده از روش حجم محدود و حل معادلات ناوير-استوكس محاسبه شده و ميدان دما بدست آمده است. با محاسبه گراديان دما روي سطح پره، ميزان شار گرمايي وارد شده به داخل آن بدست آمده است. توزيع دماي داخل پره با حل معادله فوريه محاسبه و پس از آن تنش‌هاي حرارتي با استفاده از روش المان محدود كه با حل‌كننده جريان كوپل مي‌باشد، بدست آمده است. براي حصول اطمينان از دقت نتايج حاصله، اين نتايج در خواص موادي ثابت، با منابع معتبر و تست‌هاي تجربي مقايسه شده كه از همخواني خوبي برخوردار است. همچنين، مطالعات آزمايشگاهي روي يك پره توربين گاز واقعي انجام شده كه بررسي و مقايسه نتايج، صحت محاسبات عددي را تأئيد مي‌كند. نتايج بدست آمده از اين تحقيق نشان مي‌دهد كه بيشينه و كمينه مقادير تنش حرارتي براي حالت خواص تابع دما، بيشتر از مقاديري است كه در شرايط خواص ثابت محاسبه مي‌شوند. با توجه به اينكه در عمل، خواص موادي پره‌هاي توربين گاز تابع دما مي‌باشند، تحليل‌هاي انجام‌شده در اين رساله نتايج دقيق‌تر و واقعي‌تري نسبت به ساير روش‌هاي موجود دراختيار طراحان قرار مي‌دهد. واژههاي كليدي: پره توربين گاز، انتقال حرارت همزمان، وابستگي دمايي مواد، ترموالاستيك، كانال خنككن