31975

بررسي تجربي و عددي تنفس طبيعي پوسته بر جريان نوك پره كمپرسور محوري

دكتري

مهندسي مكانيك - تبديل انرژي

1396

1403/10/23

دكتر رضا تقوي

-

مهندسي مكانيك

كنترل جريان نشتي نوك پره‌هاي رتور در كمپرسورهاي محوري تأثير بسزايي بر عملكرد اين دستگاه‌ها دارد. اين پژوهش با هدف كاهش اثرات نامطلوب جريان نشتي و گردابه‌هاي ناشي از آن در ناحيه نوك پره‌ها انجام شده است. سه روش كنترل شامل استفاده از نوار محيطي، مجراي S-شكل و تنفس طبيعي در بالادست رديف پره كمپرسور به‌صورت عددي بررسي شدند و با توجه به نتايج به دست آمده از مطالعه عددي تنفس طبيعي به‌عنوان روش برتر انتخاب گرديد. نتايج نشان داد اين روش، با استفاده از هندسه گذرگاه بهينه‌شده، نسبت فشار كل را 4.2% و حاشيه پايداري را 3% بهبود مي‌بخشد. بهينه‌سازي هندسه گذرگاه تنفس طبيعي در اندازه درز نوك 0/8%، 1/7% و 2/6% طول وتر نوك پره بررسي شد. شبيه‌سازي‌هاي ناپايا نشان دادند كه هندسه بهينه باعث كاهش نوسانات پارامترهاي جريان و بهبود عملكرد كمپرسور مي‌شود. تحليل FFT نيز كاهش شدت نوسانات و بهبود فركانس‌هاي غالب را در نزديكي شرايط عملكردي واماندگي تأييد كرد. آزمون‌هاي تجربي، افزايش نسبت فشار و بهبود در ناحيه پايداري را نيز نشان دادند. مقايسه نتايج عددي و تجربي، صحت شبيه‌سازي‌ها را به طور كلي تأييد كرد و مفيد بودن روش تنفس طبيعي را در شرايط عملكردي نزديك به شرايط واماندگي را به اثبات رساند.

1403/11/13

Experimental and Numerical Investigation of Natural Casing Aspiration on Tip Leakage Flow in an Axial Compressor

12/30/2026 12:00:00 AM

The control of tip leakage flow in rotor blades of axial compressors significantly impacts the performance of these devices. This study was conducted with the aim of reducing the adverse effects of tip leakage flow and the vortices caused by it. Three control methods were numerically investigated, including the use of an circumferential tape, an S-shaped duct, and natural aspiration upstream of the compressor blade row. Based on the results of the numerical study, natural aspiration was selected as the superior method. The results showed that this method, using an optimized passage geometry, improved the total pressure ratio by 4.2% and the stability margin by 3%. The optimization of the natural aspiration passage geometry was examined for tip gap sizes of 0.8%, 1.7%, and 2.6% of the blade tip chord length. Unsteady simulations revealed that the optimized geometry reduced the fluctuations of flow parameters and improved compressor performance. FFT analysis confirmed the reduction in fluctuation intensity and improvement in dominant frequencies near stall operating conditions. Experimental tests also showed an increase in the pressure ratio and an improvement in the stability region. A comparison between numerical and experimental results generally validated the simulations and confirmed the effectiveness of the natural aspiration method under near-stall operating conditions.

كمپرسور محوري , جريان درز نوك پره , كنترل جريان غيرفعال , تنفس طبيعي , تحليل فركانسي نوسانات سرعت

Axial compressor , tip clearance flow , passive flow control , natural aspiration , frequency analysis of velocity fluctuations

Peyman Ghashghaie Nejad

Dr. Reza Taghavi