17444

17444

اثرات تزريق در ناحيه درز نوك پره كمپرسور محوري بر توزيع شعاعي خواص ديناميك گاز و ناپايداري‌هاي جريان

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - آيروديناميك

خردادماه 1396

دكتر رضا تقوي زنوز

مكانيك

يكي از چالش‌ها در طراحي كمپرسورهاي محوري دستيابي به نقاط عملكردي بهينه به دور از پديده‌هاي سرج و استال مي‌باشد؛ اما شرايط با بازده بيشينه معمولاً با شروع ناپايايي¬ها همراه است. به همين دليل درك و فهم مكانيزم ناپايداري‌ها و نحوه شروع آن‌ها براي بهبود روش‌هاي كنترل فعال و بهبود شرايط عملكردي سيستم كمپرسور امري حياتي بوده و مي‌تواند به طراحان براي طراحي كمپرسوري‌هايي كه در مقابل ناپايداري‌ها مقاوم باشد كمك شاياني نمايد. يكي از اين روش‌هاي كنترل فعال، تزريق جت هوا در ناحيه نوك رديف پره رتور مي‌باشد كه به‌عنوان روشي مؤثر در افزايش بازه¬ي پايداري و حتي بازيابي مجدد كمپرسور از شرايط ناپايداري به حالت پايدار مطرح است. بررسي فرايند شكل‌گيري استال دوراني و از بين رفتن آن با به كارگيري تزريق هوا در ناحيه نوك رديف پره، به صورت تجربي موضوع اين مطالعه مي‌باشد. بدين منظور از اندازه‌گيري‌هاي هم‌زمان سرعت لحظه‌اي در طول پره و به صورت محيطي و همچنين اندازه‌گيري فشار لحظه‌اي در شرايط مختلف عملكردي كمپرسور استفاده شده است. كمپرسور مورد مطالعه به دوازده انژكتور كه با فواصل يكسان پيرامون پوسته و در بالادست رتور تعبيه شده¬اند، مجهز شده و از اين طريق تزريق جت هوا صورت مي‌پذيرد. داده‌هاي حاصل از اين اندازه‌گيري‌ها به همراه تحليل‌هاي فركانسي سيگنال تبديل فوريه، تبديل فوريه زمان كوتاه و تحليل موجك، براي توصيف فرايند شكل‌گيري استال و نوسانات القا شده حاصل از آن از يك سو و فرايند از بين رفتن استال حين اعمال تزريق هوا از سويي ديگر ارائه گرديده است. به‌كارگيري تحليل‌هاي فركانسي زماني در شناسايي پديده استال و نمايش تأثير تزريق جت هوا در از بين بردن ناپايايي¬هاي جريان نقش به¬سزايي دارند. نتايج نشان مي‌دهند كه فرايند شكل‌گيري استال تمام طول پره را در بر گرفته و از ريشه پره تا نوك آن تحت تأثير اين ناپايايي¬هاي ناشي از استال قرار مي¬گيرند و شدت اين نوسانات در نوك شديدتر مي‌باشد. همچنين مشاهدات نشانگر اين موضوع مي‌باشند كه تزريق جت هوا در ناحيه نوك پره قادر به اثرگذاري قابل توجهي در حذف ناپايايي¬ها شكل گرفته در گذرگاه كمپرسور مي-باشد. اندازه‌گيري‌هاي هم‌زمان به صورت محيطي نيز انجام شده است و طبق نتايج بدست آمده، سلول استال با سرعتي در حدود 66% دور رتور در گذرگاه جريان در حال دوران مي‌باشد. در نهايت تأثير برخي پارامترهاي تزريق هوا از جمله دبي تزريق در از بين بردن ناپايايي‌هاي شكل گرفته بررسي شده است.

1396/03/20

1/1/1900 12:00:00 AM

A prominent challenge in designing an axial compressor is to achieve the optimal performance, far from surge and stall Phenomena; but, maximum efficiency of compressor performance usually is associated with the onset of unsteadiness. Thus, Understanding this triggering mechanism is vital to the development of both active control and operability enhancement of the compression systems. It will also help designers to design compressors that are more robust to flow disturbances.One of the important methods of active control is air injection at rotor blade row tip region that is an effective way to increase the range of stability and even recover the compressor from the unstable condition. Investigation of stall formation and its alleviation in a low-speed axial-flow compressor with the use of air injection at its rotor blade row tip is the main aim of this study. For this purpose several hot wire probes and a high response pressure transducer are used in data acquisition procedure and Twelve air injectors were mounted evenly spaced around the compressor casing upstream the rotor blade row. The results of these measurements using frequency analysis, including Fourier transform, short time Fourier transform and wavelet analysis, to describe the stall inception procedure and its fluctuation and stall recovery during air injection is presented. Using time-frequency analysis have an important role in detecting the stall phenomena and investigating the effect of air injection at rotor blade row tip region on elimination of the unsteadiness. The result shows that the stall inception process extends along blade whole span and the intensities of these fluctuations are much higher at the blade tip. Also, the observation indicates that air injection at the blade row tip enables this beneficial effects to extend throughout the blade whole span, especially while working at the near stall conditions. Circumferential Simultaneous measurements were carried out and according to results, Stall cell propagates with a circumferential speed lower than rotor wheel speed which is equal to 66% of rotational speed in this compressor. Finally, the effect of air injection parameters such as injection mass flow rate on eliminating unsteadiness was investigated.