بررسی و شبیه‌سازی عددی اثر خوردگی پره‌ها بر کارآیی توربین محوری تجاری

پره‌های توربین‌های گازی در شرایط مختلف کاری، تحت تاثیر عواملی نظیر خوردگی داغ، سایش و برخورد ذرات خارجی، تخریب می‌شوند و بر اثر کاهش عمر کاری آن‌ها، بازده توربین کاهش یافته و منجر به تحمیل هزینه‌های سنگین برای تعمیرات و جایگزینی پره‌ها می‌شوند. هدف از این مقاله بررسی تاثیر خوردگی و آسیب دیدگی پره‌ها، بر میدان جریان و کارآیی توربین به‌وسیله شبیه‌سازی عددی می‌باشد. به‌منظور تحلیل رفتار جریان داخلی، حل معادله‌های بقای جرم، مومنتم و انرژی با استفاده از شبیه‌سازی عددی توربین در محیط نرم‌افزار انسیس سی اف اکس صورت گرفته است. در این پژوهش، توربینی دوطبقه‌ و با خنک‌کاری کامل، به‌‌صورت سه‌بعدی، شبیه‌سازی و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبار سنجی شده است. سپس اثرات افزایش لقی نوک پره‌ی روتور‌ها به‌همراه کاهش ضخامت ناشی از خوردگی در لبه‌ی حمله و فرار پره‌ها، به‌طور جداگانه، بر میدان جریان و عمل‌کرد توربین، در پنج نسبت فشار واقعی، بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که مهم‌ترین عامل کاهش بازده، افزایش لقی نوک پره‌های روتور است؛ از طرفی کاهش کارآیی و افزایش ضرایب‌ افت ناشی از آسیب‌دیدگی لبه‌ی حمله‌ی پره‌ها، تنها اندکی نسبت به لبه‌ی فرار، تاثیر گذارتر خواهند بود.