• شماره ركورد
    28119
  • پديد آورنده

    مرتضي خيوي

  • عنوان
    شبيه‌سازي عددي و تحليل عملكرد جداره بهبوددهنده حفره بازگردش با تيغه‌هاي متعاقب با عدم پوشش محوري نوك پره روتور (23.2%) در كمپرسور جريان محوري
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك- تبديل انرژي ـ سيستم‌هاي انرژي
  • سال تحصيل
    1396
  • تاريخ دفاع
    1401/8/22
  • استاد راهنما
    محمد اخلاقي
  • دانشكده
    دانشكده مهندسي مكانيك
  • چكيده
    اين تحقيق به مطالعه و بررسي تأثير يكي از روش‌هاي كنترل غيرفعال ناپايداري‌هاي آيروديناميكي جريان نظير پديده‌هاي استال (واماندگي) و سرج (خفقان) به نام جداره بهبوددهنده حفره بازگردش با تيغه‌هاي متعاقب در يك كمپرسور جريان محوري آزمايشگاهي، يك طبقه، سرعت پايين مي‌پردازد. در مطالعه حال‌حاضر، جريان عبوري از كمپرسور جريان محوري در دو ساختار بدون و با جداره بهبوددهنده مدنظر شبيه‌سازي عددي و نتايج آن‌ها با يكديگر ارزيابي شده‌است. اين رساله كمك به درك پروسه‌هاي فيزيكي جريان متمايل به وقوع استال و مكانيزم بهبود حاشيه امن استال بواسطه جداره بهبوددهنده حفره بازگردش با تيغه‌هاي متعاقب، مي‌كند. شبيه‌سازي عددي در حالت پايا توسط نرم افزار ANSYS-CFX 2019 R2 با حلگر RANS و مدل توربولانسي SST انجام شده‌است. نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه حل عددي در حالت پايا براي آشكارسازي جريان عبوري از كمپرسور جريان محوري و جداره بهبوددهنده حفره بازگردش با تيغه‌هاي متعاقب كافي مي‌باشد. نتايج شبيه‌سازي عددي كمپرسور جريان محوري با ساختارهاي همراه و بدون جداره بهبوددهنده حفره بازگردش با تيغه‌هاي متعاقب با عدم پوشش محوري نوك پره روتور (23.2%) با استفاده از نتايج آزمايش تجربي استاد راهنما انجام‌شده در دانشگاه كرانفيلد انگلستان، صحت‌سنجي شده‌است. مشخصات عملكردي كلي كمپرسور مطابقت خوبي با نتايج آزمايش تجربي داشته‌است. در راستاي تحقق اهداف شبيه‌سازي عددي، ارزيابي‌هاي متعددي مبتني بر مشخصات عملكردي با بهره‌گيري از سه پارامتر اصلي نسبت فشار، ضريب اختلاف فشار و راندمان صورت پذيرفته است. در اين مطالعه اهتمام بر آن بوده تا نسبت به تشخيص بهترين عملكرد چهار پيكربندي جداره بهبوددهنده با هندسه‌هاي نيمه تيوپي، نيمه دايروي، نيمه بيضوي و نيمه قلبي شكل صورت پذيرد. عملكرد پيكربندي‌هاي مختلف از منظر پارامترهاي حاشيه ‌امن استال و بهبود آن و همچنين افت يا بهبود راندمان نيز مورد بررسي‌ قرار گرفته‌اند. از منظر حصول بهبود و يا قرباني شدن راندمان، در شرايطي كه هر دو ساختار با و بدون جداره بهبوددهنده مبتني بر محاسبات عددي مورد مقايسه قرار گرفته‌اند، بيشترين بهبود حاشيه امن استال بر حسب مقدار جريان جرمي تصحيح‌شده، با مقدار (21.408%) مربوط به پيكربندي نيمه تيوپي بوده‌است. ارزيابي مزبور، بر حسب مقدار ضريب اختلاف فشار، نشان‌داده كه بيشترين درصد حاشيه امن استال به مقدار (3.947%) مربوط به پيكربندي نيمه دايروي بوده‌است. حداكثر بهبود در حاشيه امن استال مبتني بر معادله تركيبي ضريب اختلاف فشار و ضريب جريان، بوسيله‌ي پيكربندي نيمه تيوپي و با مقدار (22.868%) حاصل گرديده‌است. مبتني بر نتايج شبيه‌سازي عددي، به‌منظور دستيابي به بالاترين مقدار بهبود راندمان آيزنتروپيك توتال به توتال بر اساس نقطه‌ي عملكرد پيك (حداكثري)، هندسه نيمه تيوپي با مقدار (6.029%) مطلوب‌ترين پيكربندي بوده است.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1401/12/28
  • عنوان به انگليسي
    Numerical Simulation and Performance Analysis of Vane Recessed Recirculation Cavity Casing Treatment with (23.2%) Rotor Blade Tip Axial Chord Exposure on an Axial Flow Compressor
  • تاريخ بهره برداري
    11/13/2023 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    مرتضي خيوي

  • چكيده به لاتين
    The Aim of This Research was to Study The Impact of One of The Methods of Passive Controling Aerodinamic Instabilities of The Flow Such as Stall and Surge as The Vane Recessed Recirculation Cavity Casing Treatment In A Low Speed, One Stage, Laboratory Axial Flow Compressor. In This Study, The Flow Crossing The Axial Flow Compressor In Two Structure of With and Without Casing Treatment was Numerically Simulated and The Results has been eva‎luated. This Thesis Helps to Understand The Physical Process of The Flow Near to Stall and The Mechanism of Improving The Stall Margin by The Vane Recessed Recirculation Cavity Casing Treatment. Numerical Simulating In The Steady State was Done by ANSYS-CFX 2019 R2 Software With RANS Solver and SST Turbulence Model. The Simulated Results Indicated That Numerical Solution In The Steady State are Enough For Visualization of Reverse Flow Crossing From The Axial Flow Compressor and Vane Recessed Recirculation Cavity Casing Treatment. The Numerical Simulation Results Of The Axial Flow Compressor with Vane Recessed Recirculation Cavity Casing Treatment with (23.2%) Rotor Blade Tip Axial Chord Exposure and Solid Casing Structure were Validated by The Experimental Results of Supervisor Master Done in The Cranfield University. The Overall Performance characteristics of The Compressor had Good Conforming With The Experimental Results. In Order to Realize The Numerical Simulation, Several Assessments were done based on Functional Specifications by Using Three Main Parameters Pressure Ratio, Pressure Rise Coefficient and Efficiency. In This Study, The Attention has been Paid to Diagnosis The Best Performance Between Four Configurations of The Vane Recessed Recirculation Cavity Casing Treatment with Semi Tubular, Semi Circular, Semi Elliptical and Semi Hearted Shape. The Performace Of Different Configurations from The Perspective of The Stall Margin and Improving it and The Loss or Increasing The Efficiency was also Investigated. In The Point Of The View of Achieving Improvement or Sacrificing of The Efficiency, In The Situation Which Two Structures With or Without Casing Treatment on Numerical Calculations were Compared, The Most Improvement of Stall Margin Relative to Corrected Mass Flow Rate was related to Semi Tubular Configuration, with value (21.408%). The Mentioned Assessment, According to The Pressure Rise Coefficient, Indicated That The Most Percent of The Stall Margin In The Amount of (3.947%) Related to Semi Tubular Configuration. The Most Improvement In Stall Margin Based On Combined Equation of Pressure Rise Coefficient and Flow Coefficient was Obtained by Semi Tubular Configuration In The Amount of (22.868%). Based on Numerical Simulation Results, in Order to Achieving to The Highest Improvement of Total-Total Isentropic Efficiency According to Peak Point, The Semi Tubular was The Best Configuration with The Amount of (6.029%).
  • كليدواژه هاي فارسي
    استال و سرج , جداره بهبوددهنده
  • كليدواژه هاي لاتين
    Stall and Surge , casing treatment
  • Author
    Morteza Khivi
  • SuperVisor
    Dr. Akhlaghi