13029

13029

بررسي تجربي و عددي پديده استال با تاكيد بر جريان نشتي نوك پرّه در كمپرسورهاي گريز از مركز

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

خردادماه 1393

خردادماه 1393

دكتر رضا تقوي زنوز

چكيده وجود درز نوك پره و به تبع آن جريان نشتي از آن، علت اصلي بروز بسياري از پديده¬هاي ناپايداري جريان از جمله استال و سرج در توربو¬ماشين¬ها مي‌‌باشد. اين جريان كه به علت وجود اختلاف فشار بين سطح فشار و مكش در ناحيه نوك رديف پرّه رتور به وجود مي¬آيد ، باعث مي¬گردد تا جريان سيال كم¬انرژي در اين ناحيه ايجاد شده و با مسدود نمودن مسير جريان اصلي عبوري از گذرگاه، تا حد زيادي روي عملكرد كمپرسور تأثير بگذارد. تحقيق پيش¬رو شامل سه بخش عمده¬ياندازه¬گيري توزيع فشار ناپايا و تحليل فركانسي جريان نشتي نوك رديف پرّه رتوردر شرايط مختلف، اعمالروش¬هاي مناسب جهت بهبود حاشيه استال در كمپرسور سرعت پائين و نهايتاً آماده سازي تست ريگ كمپرسور گريز از مركز سرعت بالا مي¬باشد.در بخش اول با استفاده از ترنسديوسر‌هاي فشار فركانس بالا اقدام به استخراج منحني¬هاي خاصي براي نشان دادن پديده¬ي استال شده است. عمده¬ي نتايج بخش اول منحني¬هاي فركانسي هستند كه نشان¬دهنده¬ي تمايل و وقوع پديده¬ي استال در كمپرسور گريز از مركز سرعت پائين مي¬باشند.در ادامه براي اولين بار روشي جديد براي بهبود حاشيه استال در كمپرسورهاي گريز از مركز، به صورت عددي ارائه گرديده است. كارايي روش اصلاح پوسته با درز نوك پلّه‌اي پيش از اين در كمپرسورهاي گريز از مركز به اثبات رسيده است.يكي از روش¬هاي جديد ارائه شده پيرامون اين موضوع عبارت است از استفاده از روش اصلاح پوسته درز نوك پلّه‌اي ضمن تزريق هواي همزمان و روش دوم استفاده از تزريق تنها است. شبيه‌سازي عددي به كمك بسته نرم¬افزاري فلوئنت و مدل آشفتگي k-εصورت پذيرفته است. به‌منظور اعتبارسنجي شبيه‌سازي عددي، منحني‌هاي عملكردي كلي كمپرسور با پوسته صاف در حالت عددي و تجربي با يكديگر مقايسه و تطبيق مناسبي را نشان دادند.مشاهده الگوهاي خطوط جريان در صفحات عمود بر راستاي جريان و صفحات نصف¬النهاري و نيز كانتورهاي سرعت و فشار نشان مي‌دهد كه با بهره‌گيري ازاين روش¬هاي جديد، ورتكس نشتي نوك پرّه در مقايسه با حالت پوسته با درز نوك پلّه‌اي و نيز پوسته صاف، شديداً تضعيف شده و در نتيجه انسداد جريان در طول گذرگاه كمپرسور كاهش مي‌يابد. از اين‌رو گستره¬ي عملكردي پايدار كمپرسور افزايش يافته و رخ‌داد پديده¬ي استال نسبت به حالت پوسته صاف، به تأخير مي¬افتد. حاشيه استال كمپرسور حاضر با بهره‌گيري از اين روش¬ها به‌ ميزان %3/12 در حالت درز نوك پلّه¬اي و %4/5 در روش تزريق ازدياد مي‌يابد. در نهايت پروسه¬ي ساخت و آماده¬سازييك دستگاه تست¬ريگ كمپرسور گريز از مركز سرعت بالا به صورت مرحله به مرحله توضيح داده شده، نتيجتاًمنحني¬هاي عملكرد و فركانسي آن به منظور مشاهده و تطبيق نتايج، با نتايج كمپرسور سابق استخراج و تحليل شده است. واژه‌هاي كليدي:تست¬ريگ كمپرسور گريز از مركز، توزيع فشار ناپايا، بهبود حاشيه¬ي استال،منحني¬هاي عملكردي