بررسی اثر تزریق نوک بر ساختار جریان نشتی نوک در یک کمپرسور محوری

جریان نشتی نوک پره کمپرسور یکی از عوامل تاثیرگذار بر عملکرد کمپرسورهای محوری است که می‌تواند موجب آسیب زدن به پره‌های کمپرسور نیز گردد. در مقاله حاضر به بررسی اثر تزریق هوا جهت کاهش اثرات مخرب جریان نشتی نوک بر عملکرد کمپرسور محوری، پرداخته می‌شود. بدین منظور تحلیل عددی جریان در کمپرسور محوری ناسا روتور 37 با استفاده از نرم‌افزار cfx انجام می‌گردد. در ابتدا منحنی عملکرد کمپرسور در حالت بدون تزریق با نتایج تجربی مقایسه گردیده و تطابق خوبی مشاهده شده‌است. در ادامه با در نظر گرفتن تزریق هوا برای یک گذرگاه، منحنی‌های عملکردی در مقایسه با حالت بدون تزریق بررسی گردید. با تزریق هوا، نسبت فشار افزایش و راندمان آدیاباتیک کمپرسور در دبی‌های یکسان کاهش می‌یابد. مشخص گردید که تزریق هوا موجب کاهش افت‌های موجود در کمپرسور محوری و تضعیف گردابه‌های ایجاد شده می‌گردد. این امر باعث کاهش ضریب افت روتور و همچنین کاسته شدن زاویه حمله جریان می‌شود. بر این اساس اعمال تزریق موجب افزایش حاشیه واماندگی و افزایش محدوده عملکردی کمپرسور به ترتیب به میزان 6 و 66 درصد می‌گردد. همچنین جریان نشتی نوک نسبت به حالت بدون تزریق دارای قدرت کمتری می باشد که در نتیجه افت کمتری در حالت با تزریق رخ می دهد.

effect of tip injection on tip leakage flow structure in axial compressor

tip leakage flow of the compressor blade is one of the effective factors in performance of axial compressors, which can also damage the compressor blades. in this paper, the effect of air jet injection to reduce the destructive effects of tip leakage flow on the performance of the axial compressor is investigated. for this purpose, the numerical analysis of the flow in the nasa rotor 37 axial compressor is performed using cfx software. initially, the compressor performance curve in the without injection mode was compared with the experimental results and a good agreement was observed. then, considering the injection of air for one passage the performance curves of the compressor in comparison with the non-injection mode were examined. by injecting air, the pressure ratio increases and the adiabatic efficiency of the compressor decreases at the same mass flow rates. it was found that air injection reduces the drops in the axial compressor and weakens the created vortices. this reduces the rotor drop coefficient and also reduces the angle of attack. accordingly, injection increases the stall margin and increases the operating range of the compressor by 6% and 66%, respectively. also, the tip leakage flow has less power than in the without injection condition, which results in less drop.