بررسی عددی مشخصه های آشفتگی جریان در کسکید ثابت و نوسانی فن گذرصوتی

بررسی پدیده های مرتبط با برهمکنش سازه-سیال در توربوماشین ها با جریان گذرصوتی به لحاظ وجود رفتارهای ناپایدار جریان اهمیت دوچندانی پیدا می کند. محدودیت های جدی روش های تجربی رویکرد محققان این حوزه به روش های عددی را توسعه بخشیده است. اما هزینه محاسباتی زیاد روش های عددی در شبیه سازی آیرودینامیک و آیروالاستیک مدل کامل توربوماشین ها، استفاده از مدل های ساده تر دوبعدی به منظور بررسی کیفی پدیده ها را اجتناب ناپذیر کرده است. در این مقاله با استفاده از حلگر توانمند سی اف ایکس جریان گذرصوتی عبوری از کسکید فن ثابت و فن با پره میانی با نوسانات هارمونیک اجباری شبیه سازی شده و الگوی تغییرات مشخصات آشفتگی جریان مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور جلوگیری از واگرایی حل و دستیابی به نتایج دقیق تر الگوریتم حل مرحله ای ابداع شده است. از طرف دیگر، برای حرکت شبکه دینامیکی اطراف پره نوسانی از روش فنری با فنرهای پیچشی خطی استفاده شدهاست. کیفیت شبکه با بررسی بیشینه ماخ و تغییرات y+ مورد ارزیابی و انتخاب قرار گرفته است.مقایسه نتایج بدست آمده با داده های تجربی موجود بیانگر اختلاف معناداری در نقاط قرارگیری گردابه های جداشده و دوباره چسبیده هستند. این تفاوت، لزوم استفاده از مدل آشفتگی دقیق تر را در شرایط وجود جدایش وسیع اثبات می کند. در این مقاله اثر هندسه پره، جدایش های جریان و نوسانات پره میانی بر الگوی جریان و مشخصات آشفتگی جریان گذرصوتی کسکید توربوماشین بررسی شده اند. نتایج بدست آمده، تاثیر هر کدام از عوامل ذکر شده را بر انرژی جنبشی و فرکانس اتلاف آشفتگی تبیین می کند.