بررسی تجربی و عددی آثار پذیرش جزیی بر توزیع جریان در فضای محوری توربین فرا‌صوت

در توربین‌های محوری که در نسبت فشارهای بالا کار می‌کنند، می‌توان با استفاده از پره‌های فراصوت کار ویژه‌ی بالا به‌دست آورد. در این توربین‌ها دبی جرمی سیال کاری کم می‌باشد و ارتفاع پره‌ها کوچک است. جریان در گذرگاه‌هایی با ارتفاع کوچک، به‌دلیل تشکیل گردابه‌های نعل اسبی یا انتهای دیواره، دچار انسداد می‌شود. استفاده از روش پذیرش جزیی امکان استفاده از پره‌های بلندتر را فراهم و از این نوع اتلافات جلوگیری می‌کند. اما پذیرش جزیی خود موجب بروز اتلافات دیگری است که از پارامترهای متعدد، از جمله پارامترهای هندسی نازل‌های ورودی توربین پیروی می‌کند. نازل‌ها در حکم استاتور می‌باشند و به‌صورت هم‌گرا- واگرا هستند. پارامترهای هندسی تاثیر خود را در توزیع جریان در فضای محوری خروجی نازل- ورودی روتور نشان می‌دهند. علاوه‌برآن، تغییر این پارامترها، حتی به‌صورت جزیی، موجب تغییر درجه‌ی پذیرش جزیی می‌گردد. مطالعات نشان می‌دهد، راندمان توربین به‌شدت به درجه‌ی پذیرش جزیی وابسته است. در این مقاله، با انجام آزمایش‌های تجربی و تحلیل‌های یک‌بعدی و سه‌بعدی، الگوی جریان و پارامترهای موثر بر آن در فضای محوری بررسی و ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهد که تغییرات اندک پارامترها تاثیر قابل توجهی بر توزیع جریان و عملکرد توربین دارد.