بررسی سه‌بعدی تاثیر نسبت فشار کمپرسور تاندم روی گردابه‌های پایین‌دست

برای دستیابی به انرژی پاک و پایدار برای جابه‌جایی و تولید قدرت، طراحان موتور خواستار عملکرد بالا و پیشران قوی هستند. پره‌های کمپرسور وظیفه افزایش ضریب اتلاف را دارند و در طراحی، باید جلوگیری از پدیده‌های مخربی نظیر جدایش جریان در نظر گرفته شود. اگر بتوان فشار معکوس روی پره را به‌گونه‌ای مهندسی نمود که باعث جلوگیری از جدایش جریان و کنترل گردابه‌ها شود، می‌توان به ضریب اتلاف بالاتری دست یافت. یک راه مطمئن برای دستیابی به این هدف، استفاده از تاندم می‌باشد که عبارت است از قرار دادن یک پره ثانویه کوچک در عقب پره اصلی. در تحلیل عددی حاضر، روتور و طبقه دارای تاندمِ طراحی و تست شده در مرکز تحقیقات لویس ناسا، مطالعه شده است. هندسه موردنظر از منبع مذکور، اخذ و شبکه با کیفیت بالا با حدود 896 هزار گره بر آن اعمال گردید و سپس توسط نرم‌افزار تجاری cfx با مدل آشفتگی sst  مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. روتور و طبقه آن در 5 دور و در نتیجه 5 نسبت فشار متفاوت مطالعه و گردابه‌های پس از آن موردبررسی و تفسیر قرار گرفته‌ است. در نهایت مشاهده می‌شود که در دور 2105 (نصف دور نامی)، هم در روتور و هم در طبقه کمپرسور دارای تاندم، گردابه‌ها به‌صورت کامل مهار نمی‌شوند و سطح بسیار کمی از نمودار فشار برحسب وتر را اشغال می‌نماید و بدین ترتیب عملکرد مناسبی ندارد. در نسبت فشار 0.9 نیز شاهد آشفتگی فراوان پس از پره هستیم که برای عملکرد کمپرسور مناسب نیست. متقابلاً در دور 4210 (دور نامی) گردابه‌ها به‌خوبی مهار شده و کاهش فشار را به‌خوبی شاهد هستیم؛ همچنین سطح بسیاری را در نمودار فشار برحسب وتر، اشغال می‌نماید. در نسبت فشار 1.1038 نیز شاهد شکل‌گیری مناسب و کنترل گردابه‌ها جهت کاهش آشفتگی هستیم.

three-dimensional study of the effect of tandem compressor pressure ratio on downstream vortices

to achieve clean and sustainable energy for power generation and displacement, the engine designers demand a high performance and powerful propulsion. the compressor blades have the task of increasing the loss coefficient and should be considered in the design to prevent the destructive phenomena such as the flow separation. if the reverse pressure on the vane could be engineered in such a way as to prevent the flow separation and control the vortices, a higher loss coefficient would be achieved. a reliable way to achieve this goal is to use a tandem, which is obtained by placing a small secondary blade behind the main blade. in the present numerical analysis, a tandem rotor and stage designed and tested at nasa’s lewis research center are studied. the desired geometry is extracted from the mentioned source and a high-quality network with about 896 thousand nodes is applied to it, and then considering the  sst turbulence model, it is analyzed by the cfx commercial software. the rotor and its stage are studied in 5 rounds and therefore 5 different pressure ratios, and the resulting vortices are also subject to investigation and interpretation. finally, it can be seen that at 2105 revolutions (half of the nominal revolution), both in the rotor and in the tandem compressor stage, the vortices are not fully restrained and occupy a very small area of the pressure diagram in terms of chords, thus demonstrating inappropriate performance. at a pressure ratio of 0.9, we also see a lot of turbulence after the vane, which is not suitable for the operation of the compressor. on the other hand, at 4210 rpm (nominal rpm), the vortices are well restrained and a good reduction in the pressure is observed. it also occupies a lot of space in the graph of pressure by chord. also, at the pressure ratio of 1.1038, we see a proper formation and control of vortices to reduce the turbulence.