32997

افزايش حاشيه امن عملكرد كمپرسور محوري گذرصوت با استفاده از روش تنفس طبيعي و تزريق هوا

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1400

1403/9/4

دكتر رضا تقوي زنوز

-

مهندسي مكانيك

مطالعه جريان نشتي درز نوك در كمپرسورهاي محوري از اهميت بالايي برخوردار است، چرا كه اين جريان مي‌تواند منجر به انسداد جريان، افت سرعت، كاهش راندمان، افت فشار سكون و كاهش پايداري كمپرسور مي‌شود. هدف از پژوهش حاضر، كنترل ناپايداري در مدل تحقيقاتي ناسا رتور 67 از طريق مكش طبيعي و تزريق هوا از شكاف سرتاسري در بالادست رديف پره‌ها مي‌باشد. تمامي مراحل با استفاده از نرم‌افزارهاي زيرمجموعه ANSYS Workbench انجام شده است. هندسه با Design Modeler مدل‌سازي و پارامتري شده، سپس با ANSYS Meshing شبكه‌بندي و در نهايت با CFX شبيه‌سازي گرديده است. پس از اعتبارسنجي نتايج با داده‌هاي موجود، بهينه‌سازي هندسه و فشار ورودي شكاف با استفاده از الگوريتم ژنتيك چندهدفه و شبكه عصبي انجام شده است. شبيه‌سازي‌ها با مدل توربولانسي K–ω SST و مقدار y+ زير 2 صورت گرفته‌اند. نتايج نشان داد كه در حالت مكش طبيعي، حاشيه امن عملكرد كمپرسور به ميزان 5/4 درصد كاهش‌يافته است، درحالي‌كه تزريق با فشار سكون 3/1 و 98/1 اتمسفر به ترتيب منجر به افزايش 3 و 7/16 درصد در حاشيه امن عملكرد و افزايش 1 و 2 درصد در بازده آيزنتروپيك كمپرسور، با دبي تزريق 93/0 و 96/2 كيلوگرم بر ثانيه شده‌اند. اين نتايج نشان مي‌دهند كه تزريق هوا در شرايط و مكان مناسب مي‌تواند به بهبود پايداري و عملكرد كمپرسور كمك كند.

1403/11/04

Enhancing Operating Stability Margin of a Transonic Axial Compressor using Natural Aspiration and Air Injection

11/24/2025 12:00:00 AM

In this research, the effect of natural aspiration and air injection on tip leakage flow in a transonic axial compressor is investigated a phenomenon that leads to flow blockage, velocity reduction, efficiency loss, total pressure drop, and decreased compressor stability. The aim of this study was to control instability in the NASA Rotor 67 research model through natural aspiration and air injection from a circumferential slot upstream of the blade row. All stages were conducted using software within the ANSYS Workbench suite. The geometry was modeled and parameterized with Design Modeler, meshed with ANSYS Meshing, and finally simulated using CFX. After validating the results with existing data, Geometry and slot inlet pressure optimization were performed using Design Explorer with a multi-objective genetic algorithm and neural network. Simulations were carried out using the k–ω SST turbulence model with a y+ value below 2. The results showed that in the case of natural suction, the compressor's operating margin decreased by 4.5%. In contrast, air injection at total pressures of 1.3 and 1.98 atmospheres led to increases of 3% and 16.7% in the operating margin and boosts of 1% and 2% in the compressor's isentropic efficiency, with injection flow rates of 0.93 and 2.96 kg/s, respectively. These findings indicate that air injection under appropriate conditions and at suitable locations can enhance the stability and performance of the compressor.

مكش طبيعي , افت درز نوك پره , كمپرسور محوري گذرصوت , بهينه سازي , تزريق هوا

natural aspiration , tip leakage loss , Axial transonic compressor , optimization , air injection

alireza pourmand

dr. reza taghavi zenouz