طراحی و تحلیل تیغه توربین فشار قوی با سه جنس متفاوت تحت بارهای حرارتی و آیرودینامیکی

در شرایط تحریمی صنایع نفت و پتروشیمی، تجهیزات دوّار از جمله توربین‌های گازی به دلیل برخورداری از سطح بالایی از دانشِ طراحی و تکنولوژیِ ساخت، همواره در مرکز توجه فعالان و صاحب‌نظران حوزه‌های مربوطه قرار داشته ‌است. در فرایندهای مهندسی زمان و دقت دو موضوعی است که نمی‌توان از آن‌ها غافل شد. مطالعات اخیر با استفاده از تحلیل اجزا محدود سه بعدی ، سرعت شکست و تغییر شکل‌ها را به طور نسبتا دقیق پیش‌بینی کرده ولی عدم اطمینان مدل‌سازی یک مسئله مهم و غیر قابل اغماض است زیرا احتمال شکست نمونه را تحت تاثیر قرار می دهد. در این پژوهش برای درک عمیق از رفتار پره توربین گازی تحت بارگذاری‌های آیرودینامیکی و حرارتی، از چهار نوع ماده در خصوصیات ورودی استفاده شده است. تحلیل تنش و تغییرشکل به نحوی طرح‌ریزی شده است که تاثیرات انرژی، خواص مواد، هندسه و مرز حرارتی در تمام مناطق قطعه بصورت مجزا اعمال شود. با توجه به اهمیت تحقیقاتی ذکر شده در بالا، این کار نه تنها برای تعمیق درک رفتار تیغه توربین معنی‌دار است، بلکه در ارائه راهنمایی‌های صنعت برای بهینه‌سازی فرآیندهای طراحی و ساخت این قطعه نیز مفید خواهد بود. نتایج نشان داد بیشترین تنش ایجاد شده در اعمال بار حرارتی مطلق و در نمونه ساخت افزایشی و آلیاژ پایه نیکل بوده و بیشترین تغییرشکل نیز برای آلومینیوم 7075 رخ داده است. همچنین نتایج پره ساخته شده با نیکل و ساخت افزایشی مشابه هم بوده ولی بدلیل هزینه پایین‌تر و ماشینکاری کمتر، پره ساخته شده با ساخت افزایشی مقرون به صرفه‌تر است.

Design and analysis of high pressure turbine blades with three different materialsUnder thermal and aerodynamic loads

Under the sanctions of the oil and petrochemical industries, rotating equipment, including gas turbines, has always been in the center of attention of activists and experts in the relevant fields due to its high level of knowledge of design and manufacturing technology. In engineering processes, time and accuracy are two issues that can not be ignored. Recent studies using threedimensional finite element analysis have predicted the rate of failure and deformation relatively accurately, but modeling uncertainty is an important and negligible issue because it affects the probability of sample failure. Give. In this study, for a deep understanding of the behavior of gas turbine blades under aerodynamic and thermal loads, four types of materials in the input properties have been used. Stress and deformation analysis is designed so that the effects of energy, material properties, geometry and thermal boundaries are applied separately to all areas of the part. Given the research importance mentioned above, this work is not only significant for deepening the understanding of turbine blade behavior, but also for providing industry guidance for optimizing the design and fabrication processes of this component. The results showed that the highest stress created in the application of absolute heat load and in the sample of incremental construction and nickel base alloy and the highest deformation occurred for 7075 aluminum. Also, the results of blades made with nickel and incremental construction are similar, but due to lower cost and less machining, the blade made with incremental construction is more economical.