عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی عددی پره های کمپرسور جریان محوری جهت محاسبه دقیق افت فشار
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77282;کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 1206;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77282;کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 1206
- تاریخ دفاع
- ۱۱ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- ظفر اسماعیلی رزی
- استاد راهنما
- وحید اصفهانیان
- چکیده
- افت فشار در ردیف پره‌های کمپرسور جریان محوری ناشی از افت در پروفایل پره، دنباله‌ها، شوک، نشت سیال از نوک و ریشه پره و افت ناشی از جریان‌های ثانویه و تشکیل لایه‌های مرزی دیواره‌های انتهایی پره می‌باشد. در این تحقیق به بررسی افت فشار در ردیف پره دوبعدی پرداخته می‌شود. در این حالت افت ناشی از پروفایل پره، دنباله و شوک می‌باشد که بیشترین سهم از مقدار افت متعلق به افت فشار در پروفایل پره بوده و می‌توان از مقادیر سایر عوامل افت بنا به دلایلی صرفنظر نمود. برای محاسبه افت در پروفایل پره از شیوه‌های مختلفی چون روش آزمایشگاهی، حل عددی و روابط تجربی می‌توان استفاده نمود. ساده‌ترین روش برای دستیابی به مقدار افت فشار استفاده از روابط تجربی است، اما موضوع مهمی که قابل طرح و بررسی می‌باشد، این است که روابط مذکور تا چه حد قابل اعتماد هستند. هدف از این تحقیق گردآوری روابط تجربی ارائه شده در این زمینه و اعتبارسنجی آنها به روش عددی است. به این منظور مطالعات در سه بخش، به شرح زیر تدوین شده است. جهت بدست آوردن، هندسه بهینه ناحیه محاسباتی، روش و نوع شبکه‌‌بندی و مدل مناسب جریان آشفته ابتدا پره محک را که نتایج آزمایشگاهی آن موجود می‌باشد، با استفاده از نرم‌افزار CFX شبیه‌سازی می‌گردد. پس از اعتبارسنجی حل عددی پره محک، از شیوه و سبک شبیه‌سازی آن استفاده نموده و با به کار بردن مدل آشفته SST برای پره NACA 65A-710 که در ردیف پره‌های داخلی کمپرسور جریان محوری، اعم از روتور و استاتور کاربرد دارند، در اعداد ماخ ورودی بین 0/2تا 0/8 و در بازه‌ای از زوایای برخورد مثبت و منفی شبیه‌سازی عددی مجدداً انجام می‌شود. آخرین بخش مطالعات مربوط به روابط تجربی ارائه شده در زمینه پیش‌بینی عملکرد پره های سری NACA 65 است که در یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن کدنویسی شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد. پس از مقایسه ضرایب افت فشار حاصل از حل عددی با نتایج بدست آمده از روابط تجربی می‌توان گفت، تحقیق حاضر به شناخت هرچه بهتر روابط تجربی کمک نموده و در استفاده و یا عدم استفاده از آنها در شرایط کارکرد خارج از محدوده طراحی، برای پره مذکور راهکار مناسبی را ارائه می‌نماید.
- Abstract
- Pressure loss in the axial flow compressor blades are due to many sources namely, blade profile, wakes, shock wave, tip clearance loss, shroud leakage and losses due to end-wall boundary layers and secondary flows. In this study, the pressure loss will be discussed in the two-dimensional cascade. In this case pressure loss is due to three sources, blade profile, wakes, shock wave that blade profile losses have the greatest contribution in total pressure loss, and other resources of pressure loss are negligible. There are several approaches for calculating blade profile loss including experiments, numerical methods and correlations, amongst them, the most straight forward method is to use empirical relations. Use of correlations, however, entails that one should be ensured that the relations are reliable to be employed for the purpose. In this research, the aim is to collect all the available correlations in the literature, and their validation by numerical approach. To gain some insights and in order to obtain the optimum geometry of computational domain, the type and approach for mesh generation as well as the appropriate turbulence model, at first a rotor blade is called test blade, whose experimental values found in the literature was simulated by CFX. The NACA 65A-710 blade is usually used for internal blade rows of both stator and rotator in axial compressors. Having validated the numerical solution of test blade, the used approach and the methodology was then applied for the simulation of NACA 65A-710 blade with SST turbulence model in the Mach numbers between 0.2-0.8 and in a range of negative and positive incidence angles. To compare the simulated results with off-design correlations found in the literature, a FORTRAN code was written for the empirical relations, and the calculated values were compared with the numerical simulations. The comparison made in terms of pressure loss clearly shows the importance of the present investigation, helping to better understand the correlations and their applicability by providing an applicable approach.
