بررسی عددی آثار تغییر هندسی جزیی پروفیل پره استاتور توربین گازی پرفشار بر عملکرد پایای آن

Authorsامیرحسین بابائی، رضا آقایی طوق، محمدحسن نوبختی، محمدجواد منتظری
Journalمهندسی مکانیک مدرس
Page number۱۲۰۹-۱۲۲۰
Serial number۵
Volume number۱۹
Paper TypeFull Paper
Published At۱۳۹۸/۲/۱۱
Journal GradeScientific - research
Journal TypeTypographic
Journal CountryIran, Islamic Republic Of
Journal IndexISC

Abstract

در توربین‌های گازی پرفشار، گاز داغ عبوری از استاتور، دارای دبی جرمی بالایی است و احتمال تغییرات حتی اندک در هندسه پره‌ها، تاثیر قابل توجهی بر میدان جریانِ پایین‌دست خواهد داشت. این تغییرات اندک را می‌توان در حد خوردگی قیاس کرد. اولین رخداد ناشی از این خوردگی، غیریکنواخت‌شدن جریان در فاصله محوری استاتور- روتور است. این جریان غیریکنواخت، به‌دلیل داشتن الگوی پیچیده‌ای از گردابه‌ها، از انتقال کامل انرژی سیال به روتور جلوگیری می‌کند و کارآیی توربین را به‌شدت کاهش می‌دهد. در پژوهش حاضر، یک توربین گاز پرفشار خاص، در معرض خطر خوردگی سریع فرض شده است. هدف اصلی، پیش‌بینی تغییرات هندسی ناشی از این نوع خوردگی است. در ابتدای کار، تحلیل عددی سه‌بُعدی مدل اولیه توربین، با هدف مشاهده دقیق میدان جریان، انجام و نتایج حاصل با نتایج آزمایش‌های تجربی موجود اعتبارسنجی شد. سپس به‌منظور بررسی تاثیر خوردگی بر عملکرد توربین، تغییرات هندسی در پروفیل پره استاتور اعمال و توزیع جریان تحت تاثیر این تغییرات، به‌صورت سه‌بُعدی تحلیل شد. نتایج نشان داد بیشترین خطر خوردگی در نقطه‌ای نزدیک لبه فرار پره استاتور است. به‌علت خوردگی، نسبت سطح بین ورودی و خروجی پره‌های استاتور، کمتر و موجب کاهش سرعت محوری می‌شود. اما همزمان با افزایش سطح خروجی کانال استاتور، میزان دبی جرمی گاز ۷/۳۱% افزایش می‌یابد. در این شرایط، عملکرد توربین از نقطه طراحی خارج می‌شود. الگوی جریان در ورود روتور پیچیده‌تر می‌شود و با جدایش جریان از روی پره روتور و ایجاد تغییرات شدید دما روی ناحیه جداشده، خوردگی به‌سرعت توسعه می‌یابد.

Paper URL

Paper Abstract

Full Paper

tags: توربین پرفشار خوردگی پره استاتور تحلیل سه- بعدی عملکرد توربین