عنوان پایان‌نامه
مدیریت و کنترل سیستم ترمز در خودروهای هیبرید با رویکرد بازیافت انرژی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1734;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 44353
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- علی ایزدی نجف آبادی
- استاد راهنما
- بهزاد آسایی
- چکیده
- جریان نشتی نوک پره‌ها اثر مهمی بر عملکرد و کارایی توربین‌های گازی دارد و از جمله فاکتورهای مؤثر در افت راندمان آیروترمودینامیکی پره‌ها است. بواسط? وجود لقی بین پره‌های روتور و پوسته در توربین‌های گازی، در اثر گرادیان فشار موجود بین سطوح پرفشار و کم‌فشار پره، جریان نشتی در بخش بالای پره‌های متحرک از سمت پرفشار به سطح کم فشار ایجاد می‌شود. ارتباط بین دو سطح پرفشار و کم‌فشار پره باعث کاهش بازده توربین می‌شود. علت کاهش بازده این است که اولاً جریان نشتی ضمن عبور از فضای لقی بین پره و پوسته کاری انجام نمی‌دهد، در حالی که اگر این لقی وجود نداشت نیروی مؤثر وارد بر پره افزایش می‌یافت و کار بیشتری ضمن دوران پره حاصل می‌شد و ثانیاً جریان خروجی از لقی در سطح مکش، با جریان اصلی موجود در پر? مجاور مخلوط می‌شود و ممنتوم مؤثر آن را کاهش می‌دهد به نحوی که لقی 1 درصدی پره توربین، باعث کاهش 1 الی 2 درصدی بازد? مرحل? توربین می‌شود. پیچیدگی جریان بین دو پر? مجاور و تشکیل جریان ثانویه در فضای بین آنها، همچنین تشکیل گرداب? حاصل از جریان نشتی در لب? انتهایی پره و تداخل آن با جریان اصلی و ثانویه و نیز طبیعت غیردائم و لزج جریان در توربوماشین‌ها، ضرورت تحلیل عددی جریان را به منظور درک صحیح فیزیک جریان در این بخش از توربین مشخص می‌کند. از این رو در فرآیند تحلیل و طراحی توربین‌های گازی مدرن، تحلیل حرارتی و سیالاتی ناحی? بین نوک پره متحرک و پوست? ثابت از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است به نحوی که تحلیل دقیق و کامل این ناحیه، نه تنها در پیش‌بینی کارایی و عملکرد توربین مؤثر است بلکه به تخمین دقیق عمر و دوام قطعات کمک می‌کند. هدف اصلی در این پایان نامه شبیه‌سازی عددی جریان نشتی و بررسی عملکرد توربین تحت تأثیر جریان نشتی نوک پره‌های متحرک می‌باشد. از این رو با تولید پره‌هایی با هندس? متفاوت در پلت‌فرم نوک و تولید شبک? محاسباتی برای آنها، جریان نشتی نوک پره‌ها شبیه‌سازی شده‌است. هندسه‌های استفاده شده در شبیه‌سازی عددی بر اساس پره‌های روتور مرحل? اول توربین V94.2 تولید شده‌است. تولید شبک? محاسباتی برای استاتور و روتور مرحل? اول توربین و شبیه‌سازی عددی کوپل جریان در دو دستگاه مختصات ثابت و متحرک انجام شده‌است. شرایط مرزی مورد نیاز برای شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی، از محاسبات 2 بعدی در مقطع میانی پره‌های ثابت و متحرک 4 مرحل? توربین بدست آمده‌است. بررسی عددی اثر کنترل فعال و غیرفعال بر جریان نشتی نوک پره‌ها از طریق مقایس? اثرات تزریق هوای خنک‌کننده در پلت‌فرم نوک پره و همچنین بررسی اثرات ایجاد لبه در سطوح پرفشار و کم‌فشار نوک پره بر تلفات جریان نشتی و بازد? پره‌های روتور صورت گرفته است. برای بررسی کمی جریان نشتی، تلفات فشار کل و راندمان فشار کل برای هندسه‌های مختلف ارزیابی شده‌است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد که تزریق هوای خنک‌کننده در پلت‌فرم نوک پره (کنترل فعال جریان نشتی) علاوه بر اینکه باعث انسداد مسیر جریان نشتی می‌شود و جریان نشتی و تلفات ناشی از آن را کاهش می‌دهد، دمای سطح پلت‌فرم نوک پره را نیز کاهش می‌دهد. بررسی اثر پارامترهای کنترل غیرفعال جریان نشتی نشان می‌دهد که اضافه کردن لبه‌های امتدادی روی هر یک از سطوح پرفشار و کم‌فشار اثر چندانی بر جریان نشتی و تلفات ناشی از آن ندارد، در حالی که اضافه کردن لب? کامل در سطح کم‌فشار و لب? جزئی در سطح پرفشار پلت‌فرم نوک پره، اثر قابل توجهی در کاهش جریان نشتی و تلفات ناشی از آن برجای خواهد گذاشت.
- Abstract
- Tip leakage flow has an important effect on the performance and efficiency of the gas turbines and is one of the main factors affecting the aero-thermodynamic efficiency of turbomachines. Clearance between the rotor blade and the casing in the gas turbine acts as a gap that creates the leakage flow in the presence of the pressure difference between the pressure and the suction sides of the rotor tip. As a result, the flow leaks from the pressure side to the suction side of the rotor tip, and the turbine blade efficiency is reduced. The reduction in the turbine efficiency due to the tip leakage flow is based on the fact that the tip leakage flow doesn’t do any work on the blades. Computational domain for the stator and the rotor of the first stage of the V94.2 gas turbine is created to simulate the steady state flow field in the multiple rotating reference frames. The required boundary conditions for the 3D numerical simulation obtained from the 1D calculation of the 4 stage gas turbine in the midspan of the each stator and the rotor blade rows of the successive stage (the rotational effect was considered). Numerical investigation of the effect of the active and the passive turbine blade clearance flow controls has been performed both for flow injection and for different tip geometries. The study is based on the tip leakage loss (total pressure loss) and the efficiency of the rotor blade rows. The passive flow control parameter investigation shows that the pressure side and the suction side extension have a limited effect on the tip leakage flow and the corresponding losses on the contrary the full and the partial squealer especially on the suction side of the blade tip has a significant effect on the tip leakage loss. The results of the simulation shows that injection from the tip of the turbine blade can increase the efficiency and led to the blockage on the tip leakage.
