تحلیل اثر توزیع ضخامت پره بر عملکرد توربین توربوشارژ در حالت پذیرش کامل و جزئی

پره توربین توربوشارژرها به دلیل فشار بسیار بالای جریان ورودی و همچنین پالسی بودن این جریان در معرض آسیب و شکست قرار میگیرند در توربوماشین‌های جدید که تمایل به نازک شدن در کنار افزایش بار به دلیل افزایش راندمان دارند، احتمال شکست بالاتر می‌رود. بنابراین انتخاب توزیع ضخامت بهینه روتور نیاز به مطالعه ایرواستاتیکی و ایرودینامیکی در شرایط مختلف عملکرد دارد. در این مطالعه به تحلیل برهمکنش سیالسازه‌ بر روی سطح مشترک پره و سیال با تلفیق کردن ابزارهای شبیه‌سازی‌ دینامیک سیالات محاسباتی و طراحی سازه‌ای توسط یک مدل کوپل شده یکپارچه بر اساس فرمول‌های المان محدود در نرم افزار انسیس بر روی پره توربین توربوشارژر با ورودی دوگانه به منظور شناخت نیروی وارده از طرف سیال به پره و رفتار سازه برای سه توربین مختلف که تنها در توزیع ضخامت پره روتور متفاوت می‌باشند در شرایط تغذیه پذیرش کامل و جزئی پرداخته شده‌است. صحه‌گذاری نتایج با داده‌های آزمایشگاهی حاصل از آزمایشگاه توربوشارژر دانشگاه امپریال کالج همخوانی خوبی را نشان می‌دهد. نتایج چگونگی و علت تغییرات راندمان به دلیل تغییر ضخامت بخش‌های گوناگون را شرح می‌دهد. پره‌های نازک انتخاب مناسبی برای این نوع توربوماشین می‌باشد ولی در پذیرش جزئی پرههای ضخیم عملکرد بهتری دارند.

Analysis of the blade thickness distribution effects on the turbocharger turbine performance at full and partial admission condition

Turbocharger turbine blade are exposed to damage because of High pressure and Pulsating inlet charge. In recent designed blades, thickness is reduced and loading was increased, these caused the higher probability of blades failiure. Therefore the blades thickness distribution should be defined according to the combination of higher efficiency and higher resistance against failiure. In this paper the Aero static efficiency of the turbin according to different thickness parameters is studied. And the most volnurable area of the bades is identified by the result of the fluid behavior simulation and structural analysis. A 3D CFD model in ANSYS CFX for fluid side, and a FEA model in ANSYS Static Structural module for the blade structural responses were used then the results were coupled. Validation was performed by reference to experimental data. Resuls show that thinner blades are more proper for this kind of turbomachine but in partial admission ticker blades have higher efficiency than thinner blades.