شبیه‌سازی عددی ایمپلر توربین جریان شعاعی موتور توربینی هوایی در نقطه طرح و خارج از طرح

هدف از این تحقیق بررسی عددی رفتار جریان در ایمپلر توربین جریان شعاعی موتور توربین‌گاز هوایی می‌باشد. پس از مدل‌سازی و شبکه‌بندی ایمپلر، با استفاده از مدل جریان آشفته k ω sst تحلیل عددی شده و رفتار جریان در بررسی می‌گردد. در این تحلیل با روشی نوین از ترکیب دو روش دستگاه مختصات ثابت و چرخان و همچنین در بررسی رفتار جریان داخل توربین از امکانات محیط توربو پروسسینگ استفاده شده است. توسط این روش و تعریف صفحات و خطوط مختلف بر روی سطوح پره و فضای بین آنها، کمیت‌های جریان در تمام نقاط بررسی و با نتایج طراحی آیرودینامیکی مقایسه می‌گردد. نتایج نشان می‌دهند که نسبت فشار توربین تاًثیر به سزایی در عملکرد آن داشته و با ازدیاد نسبت فشار، راندمان ابتدا افزایش و سپس با شیب کمی کاهش می‌یابد. مطابق نتایج ماکزییم راندمان توربین در حدود 85 درصد در نسبت فشار تقریبا 2/5 اتفاق می‌افتد. در ادامه شرایط خارج از طرح نیز برای این توربین بررسی می‌شود. مطابق نتایج این بررسی، با افزایش دور در نسبت فشار ثابت، دبی جرمی و گشتاور کاهش و با افزایش نسبت فشار در دور ثابت، دبی جرمی و گشتاور افزایش می‌یابد. این تحلیل عددی توسط تحلیل جریان داخل پروانه توربینی که داده‌های آزمایشگاهی آن موجود می‌باشد، صحه‌گذاری شده است.

numerical simulation of radial inflow turbine impeller in aero turbine engine at design and off design point

the purpose of this research is to numerically investigate the flow behavior in the radial inflow turbine impeller of the aero gas turbine engine. after modeling and meshing the impeller, it is numerically analyzed using the k ω sst turbulent flow model and the flow behavior is investigated. in this analysis, the turbo processing environment with a novel method of the combination of two methods of fixed and rotating coordinate systems and in the investigation of the flow behavior inside the turbine, have been used. by this method and the definition of different planes and lines on the blade surfaces and the space between them, the flow quantities at all points are checked and compared with the aerodynamic design results. the results show that the pressure ratio of the turbine has a significant effect on its performance and with an increase in the pressure ratio, the efficiency first increases and then decreases with a slight slope. according to the results, the maximum efficiency of the turbine is around 85% and happened at a pressure ratio of approximately 2.5. in the following, the out of design conditions for this turbine are also examined. according to the results of this study, mass flow rate and torque decrease with an increasing speed at a constant pressure ratio, and mass flow rate and torque increase with an increasing pressure ratio at a constant speed. this numerical analysis has been validated by the analysis of the flow around the turbine impeller which experimental data is available.