18065

18065

بررسي عددي اثر تعداد پره هاي هادي جريان در جداره بهبود دهنده با گذرگاه شبه نيم دايره اي در كمپرسور جريان محوري

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا - آيروديناميك

فروردين 1395

دكتر محمد اخلاقي

مكانيك

چكيده لزوم به‌كارگيري كمپرسورها در محدوده عملكردي متغير ايجاب مي¬كند كه طراحي آن‌ها به‌گونه‌اي باشد كه توانايي ارائه -توانمندي¬هاي بالا در شرايط حساس را داشته باشند و از منظر آيروديناميكي به‌گونه‌اي نسبتاً پايدار عمل كنند. شروع ناپايداري‌هاي جريان و رشد آن¬ها قابليت افزايش فشار كمپرسور را به ميزان قابل‌ملاحظه‌اي كاهش داده و درنهايت منجر به مرگ كمپرسور مي¬شود. موضوعي كه طراحان كمپرسور اغلب با آن درگيرند، چرايي پديده واماندگي و خفقان در كمپرسورها و چگونگي ممانعت از بروز آن¬ها يا به تأخير انداختن وقوع پديده¬هاي مذكور است. يكي از روش‌هاي غيرفعال به تأخير انداختن وقوع پديده واماندگي استفاده از انواع جداره بهبوددهنده مي¬باشد. مطالعه حاضر به بررسي جداره بهبوددهنده با گذرگاه شبه¬نيم¬دايره¬اي كه درون آن پره¬هايي قرارگرفته است مي¬پردازد. پارامتر موردبررسي در اين تحقيق، تعداد پره‌هاي جداره بهبوددهنده مي¬باشد. جداره بهبوددهنده مذكور با به‌كارگيري مفهوم جريان بازگردشي جريان¬هاي ناپايدار نوك تيغه روتور را كنترل كرده و محدوده عملكرد پايدار را گسترش مي‌دهد. به‌منظور بررسي بهتر اثر تعداد پره‌ها، مدل‌سازي براي سه مقدار مختلف 33٫3% ، 53٫5% و 73٫7% عدم پوشش محوري پره روتور انجام‌گرفته است. نتايج شبيه‌سازي جريان براي كمپرسور با جداره بهبوددهنده با 33٫3% عدم پوشش محوري پره روتور و تعداد 120، 90، 80، 60، 40 و 30 پره نشان مي-دهد كه بهترين عملكرد مربوط به جداره بهبوددهنده با 120 پره با 30٫0774% بهبود در حاشيه واماندگي مبتني بر جريان جرمي اصلاح‌شده، 0٫07122 افت در حاشيه واماندگي مبتني بر نسبت فشار كل به كل و 0٫148% بهبود در راندمان كل به كل مي¬باشد. براي كمپرسور با جداره بهبوددهنده با 53٫5% عدم پوشش محوري پره روتور و تعداد 120، 90، 80، 60، 40 و 30 پره بهترين عملكرد مربوط به جداره بهبوددهنده با 90 با 31٫8410% بهبود در حاشيه واماندگي مبتني بر جريان جرمي اصلاح‌شده، 0٫1468% بهبود در حاشيه واماندگي مبتني بر نسبت فشار كل به كل و 8٫8% افت راندمان مي¬باشد. براي كمپرسور با جداره بهبوددهنده با 73٫7% عدم پوشش محوري پره روتور و تعداد 120، 90، 80، 60، 40 و 30 پره بهترين عملكرد مربوط به جداره بهبوددهنده با 60 پره با 29٫21% بهبود در حاشيه واماندگي مبتني بر جريان جرمي اصلاح‌شده، 0٫0709% بهبود در حاشيه واماندگي مبتني بر نسبت فشار كل به كل و 9٫97% افت راندمان مي¬باشد. واژه‌هاي كليدي: كمپرسور جريان محوري، واماندگي، جداره بهبوددهنده، پره‌هاي به عقب كشيده شده

1396/08/28

6/21/2021 12:00:00 AM

Abstract Onset of stall and rotating stall, and consequently the surge phenomenon in compressors, limits the stable operating range of them. There are many different active and passive methods to delay the onset of these phenomena and extend the stable operating range of compressors. The use of casing treatments is one of the passive methods to control the flow. The purpose of this work is numerical simulation of a compressor with vane-recessed casing treatment and investigating the effect of number of vanes on compressor’s performance and stall margin improvement. The mentioned casing treatment is investigated with 120, 90, 80, 60, 40 and 30 vanes and three different configurations corresponding to 33.3% and 53.5% and 73.7% of rotor exposure. The results of numerical solution show that in casing treatment with 33.3% rotor exposure, the best performance is calculated by 120 vanes with the result of 30.0774 % stall margin improvement based on corrected mass flow rate and 0.148% improvement in maximum efficiency and in casing treatment with 53.5% rotor exposure, the best performance is calculated by 90 vanes with the result of 31.8410 % stall margin improvement based on corrected mass flow rate and 8.8% loss in maximum efficiency and in casing treatment with 73.7% rotor exposure,the best performance is calculated by 60 vanes with the result of 29.210% stall margin improvement based on corrected mass flow rate and 0.071 % loss in maximum efficiency Keywords: Axial flow compressor, stall margin improvement casing treatment, vane recessed