بررسی عددی ساختار جریان نشتی نوک در روتور کمپرسور محوری گذر‌‌صوت در شرایط عملکردی مختلف

در این مقاله، به بررسی ساختار جریان نشتی نوک در روتور یک کمپرسور محوری گذرصوت در شرایط عملکردی مختلف پرداخته می‌شود. نتایج بر اساس شبیه سازی عددی جریان لزج به صورت سه‌بعدی با حل معادلات ناویراستوکس، پیوستگی و انرژی و با استفاده از نرم افزار تجاری انسیس سی. اف. ایکس ارائه گردیده است. در ابتدا، به منظور اعتبارسنجی نتایج حاصله، منحنی عملکردی با استفاده از شبیه سازی حاضر استخراج و با نتایج تجربی مقایسه گردیده است که تطابق خوبی مشاهده می‌شود. در ادامه، نتایج برای سه دبی عملکردی شامل شرایط طراحی، شرایط خفگی و شرایط نزدیک به استال استخراج و با یکدیگر مقایسه گردیده اند. نتایج نشان می‌دهند که با کاهش نرخ دبی جرمی از شرایط خفگی به شرایط نزدیک استال، جریان نشتی نوک تقویت گردیده و در مقابل جریان اصلی مقاومت کرده و منجر به ایجاد افت بیشتر می‌گردد. به علاوه با توجه به رخداد شوک در نزدیکی نوک، مشاهده می‌گردد که با کاهش دبی جریان، موقعیت رخداد شوک به سمت بالادست حرکت می‌کند. برخورد جریان نشتی نوک، شوک و جریان اصلی ساختار پیچیده ای را در شرایط نزدیک استال ایجاد می‌کند که موجب افزایش شدید آنتروپی، رخداد جریان‌های گردابی و انسداد در مسیر جریان می‌گردد.

Numerical Simulation of Tip Leakage Flow Structure in the Transonic Axial Compressor in Different Performance Conditions

In this paper tip leakage flow structure of a transonic axial compressor rotor in different performance conditions will be simulated. Results have been presented according to a 3D numerical simulation of the viscous flow and solving NavierStokes, Continuity and energy equations using Ansys CFX software. Initially, performance curves have been derived and compared with experimental results and have shown good agreement. Then, results have been obtained from three mass flow rates including design, choke and near stall conditions. The results have indicated that reduction of mass flow rate from chock to stall condition leads to increase in the tip leakage flow strength. This phenomena causes to more loss, especially in the blade tip region. In addition, position of shock line moves to upstream when the mass flow rate decreases. The tip leakage flow, shock and main flow contact cause a complicated flow structure near stall condition which leads to increase in entropy, vortex flow and blockage.