بررسی عددی ناپایداری آیرودینامیک و واماندگی جریان در کمپرسور یک نوع توربین گازی

عملکرد کمپرسور های محوری همانند سایر توربوماشین ها مشروط به وجود ناپیوستگی های آیرودینامیکی پیاپی در مسیر عبور جریان سیال عامل می باشد. بدین معنی که در یک توربو ماشین، انتقال انرژی مکانیکی از سیال به پره ها و یا بلعکس تنها زمانی میسر خواهد بود که سیال عامل دارای ناپیوستگی خواص از قبیل سرعت، فشار و دما باشد. بدین ترتیب در توربوماشین ها از چیدمان پره های روتاری و استاتوری در یک یا چند طبقه استفاده می شود که همین موضوع خود، از عوامل ایجاد ارتعاشات ناخواسته بر روی پره های توربوماشین می باشد. بر اساس تحقیقات گسترده انجام شده، مکانیزم شکست این پره ها به دلیل خستگی سیکل زیاد مکانیکی می باشد و از آنجا که نوسانات آیرودینامیکی جریان هوا می تواند منشاء ایجاد تحریکات نوسانی بر روی پره ها باشد، با انجام شبیه سازی جریان هوا به روش cfd می توان عوامل اغتشاشی سیال را شناسایی و وقوع استال و یا ورتکس جریان در نوک پره ها را تعیین نمود. رویکرد اصلی این پژوهش تعیین وضعیت جریان هوا از میان پره های مرحله اول توربین گازی به منظور مطالعه رفتار ارتعاشات پره می باشد. در این پژوهش ابتدا ساختار توربین های گازی مورد بررسی کلی قرار گرفته می شود و سپس نتایج شبیه سازی های انجام شده به ازای کارکرد توربین گاز در شرایط پارت لود با استفاده از حل یکنواخت و حل گذرا ارائه می گردد. شبیه سازیهای عددی با استفاده از نرم افزار cfx و شبکه منظم شش وجهی به روش حجم محدود و سه بعدی صورت گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که ناپایداری آیرودینامیکی با دومین گره قطری همواره چهار دسته از پره های روتاری ردیف اول کمپرسور را درگیر می کند.