25050

شبيه سازي كنترل جريان درز نوك پره توربين فشار بالا با هدف كاهش اثرات مخرب بر عملكرد توربين

كارشناسي ارشد

هوافضا

1397-1400

1400/3/18

سيد مصطفي حسينعلي پور

مكانيك

در زمينه توربوماشين ها انتخاب درز نوك مناسب براي جلوگيري از سايش بين نوك پره در حال گردش، و كيسينگ امري ضروري است. جريان ناشي از اختلاف فشار بين سطح فشار و سطح مكش در اين فاصله كوچك به صورت قابل توجهي بر عملكرد توربين اثر مي گذارد. اين اثر گذاري به گونه ايست كه حدود يك سوم تلفات آيروديناميكي در رديف پره روتور به واسطه جريان نشتي است و مي¬تواند باعث ايجاد ناپايداري هاي شديد در رديف پره شود. در اين پايان نامه ابتدا به بررسي انواع روش هاي كنترلي جريان نشتي درز نوك و فيزيك حاكم در اين ناحيه پرداخته شده و روش هاي فعال و غير فعال استفاده شده براي كنترل اثرات اين جريان معرفي شده اند. سپس شبيه سازي عددي جريان در طبقه توربين فشار بالا براي حالت لانه زنبوري بر روي نوك رتور، در نرم افزار ANSYS انجام شده و نمودار ها وكانتور هاي تلفات، ضريب فشار استاتيك و سرعت استخراج شده اند. شبيه سازي براي عرض هاي مختلف بالك براي سه حالت مماس بر نوك پره، بالك در موقعيت نيم درصدي ارتفاع كل نسبت به نوك پره (بالك 5/0درصد) و بالك در موقعيت يك درصدي ارتفاع كل نسبت به نوك پره (بالك 1 درصد) انجام شده و نتايج بدست آمده با يك ديگر مقايسه شده اند. اندازه گيري فشار استاتيك روي سطح پره در مقطع 50 در صد وتر محوري به منظور بررسي تغييرات بارگذاري پره بر روي نوك صورت گرفته است. نتايج به صورت كانتور و ضريب فشار استاتيك و ضريب تلفات با بررسي اثرات افزايش عرض بالك ارائه شده است. بالك در سطح فشار با كاهش دبي جريان نشتي و در سمت مكش پره با تاخير انداختن جريان بار گذاري را افزايش مي¬دهد و قدرت ورتكس هاي جريان در سمت مكش با افزايش عرض بالك تضعيف مي¬شود. نتايج نشان مي دهد كه بالك مماس برنوك با عرض 12 درصد تلفات را تا 35/21درصد نسبت به هندسه لانه زنبوري كاهش مي دهد. با بررسي دو حالت، بالك 5/0درصد و بالك 1 درصد مي توان دريافت كه با افزايش فاصله بالك از سطح پره اثر كاهشي بالك بر تلفات كمتر شده و بر كاهش نشتي نيز تاثير زيادي نخواهد داشت ؛ بنابراين بهترين حالت بالك مماس برنوك با عرض 12 درصد است كه بيشترين كاهش در تلفات و نشتي را دارا مي باشد.

1400/04/29

Simulation tip clearance flow high pressure turbine in orientation of reducing the destructive effects on turbine performance

6/8/2022 12:00:00 AM

In the field of turbomachines, it is necessary to choose tip clearance seam to prevent abrasion between the rotating blade tip and the casing. The current due to the pressure difference between the pressure side and the suction side in this small distance significantly affects the performance of the turbine, this effect is such that about one third of the aerodynamic losses in the rotor blade row are due to leakage flow. In this thesis, first, various methods for controlling the leakage flow of the tip blade and the Governing Physics are investigated, and Active and Passive methods used to control Tip Clearance Flow are introduced. Then, numerical simulation of flow in the high pressure turbine for honeycomb tip on the rotor tip in ANSYS WORKBENCH was performed and Graphs and Contours, static pressure coefficient, velocity and loss were extracted. Simulation for different widths of the winglet for three mode: tangent on the blade tip, the winglet in the position of 0.5% of the total span relative to the blade tip (0.5 percent winglet) and the winglet in the position 1 percent of the total height relative to the blade tip (1 percent winglet) was performed And the results are compared. The results show that the winglet tangential of tip with width of 12% losses to 35.21% reduces compared to geometry honeycomb tip. By examining the two cases, Winglet 0.5% and Winglet 1%, it can be seen that by increasing the distance of Winglet from the blade tip, the reducing effect of Winglet on losses is less and it does not have much effect on reducing leakage; Therefore, the best case winglet tangential of tip with width of 12%, which has the greatest reduction in losses and leakage.

توربين گاز , بالك , تلفات , جريان درز نوك

Gas Turbine , Winglet , Losses , Tip Clearance