بررسی آثار گاز دینامیکی لبه حمله سه‌بعدی شده در فرآیند ساخت روی الگوی جریان درون روتور توربین پرفشار

الگوی جریان درون توربین‌های پرفشار به‌شدت تحت تاثیر توزیع جریان بالادست است. به‌دلیل بالا بودن سطح فشار، ناهمواری‌های احتمالی لبه حمله پره‌های روتور می‌تواند گردابه‌هایی را شکل دهد که موجب جدایش جریان و بروز واماندگی در روتور شود. در کار حاضر تغییرات هندسی ناشی از فرآیند ساخت در لبه حمله پره روتور و آثار آن بر الگوی جریان و عملکرد توربین مطالعه شده است. هدف اصلی این کار ارائه معیارهای جدید در پذیرش پره‌های تولیدی است. به این منظور، تحلیل عددی سه بعدی با هدف مشاهده میدان جریان انجام شده و نتایج حاصل با نتایج تجربی موجود اعتبارسنجی شده است. بر اساس نتایج آماری در تولید پره ها، سه نوع تغییر هندسی بر لبه حمله پره روتور اعمال و مورد تحلیل واقع شده است. نتایج نشان می‌دهند، تغییرات ایجادشده در هندسه باعث کاهش نسبت نیروهای برآ و پسای پره شده است. این تغییرات زاویه های حمله و خروجی جریان را تحت تاثیر قرار می دهد و موجب کاهش بارگذاری پره و تحریک جریان برای جدایش از سطوح آن می شود. برعکس، در ناحیه هایی از پره که جدایش روی نمی دهد، توزیع دما یکنواخت تر از قبل است.

Investigation of Gas Dynamic Effects of 3D Leading Edge on a Rotor Flow Field of a HighPressure Turbine

The flow within a highpressure turbine is strongly influenced by upstream flow distribution. Due to the high level of pressure, the probable roughnesses of the rotor blade’s leadingedge (LE) can form vortices which can cause flow separation and blade stall. In the present work, the geometric changes of the rotor’s leadingedge, which have occurred during the manufacturing process, and its influence on the flow field and on the turbine’s performance were studied. The main aim of this work is to provide new criteria for acceptance of produced blades. To this end, a threedimensional numerical analysis with the aim of observation of flow field was conducted and the results were validated with existing experimental results. Based on statistical results of manufactured blades, three types of geometric changes were applied to the blades leading edge and analyzed. The results show that the changes made on geometry, have reduced the ratio of lift over drag. These changes, affect the angle of attack and the outflow angle, which also reduces the blades loading and lead the flow toward, separation. In contrast, in areas of the blade were separation does not occur, the temperature distribution is more uniform.