بررسی عددی-تجربی پدیده حباب جدایش لایه ای روی پره توربین های محوری

از آنجا که هنوز مدل های عددی زیادی که بتوانند رفتار جریان های در حال گذار را پیش بینی کنند وجود ندارند لذا قابلیت های چند مدل توربولانسی موجود در پیش بینی جریان های در حال گذار ارزیابی شده است. پس از جمع بندی قابلیت مدل های مختلف، تمرکز نهایی این تحقیق بر پیش بینی شروع و طول ناحیه گذار و بررسی حباب جدایش لایه ای، علاوه بر اندازه گیری مشخصه های جریان در حال گذار می باشد. به همین منظور پره توربین بادی ساخته و مدل شده است و از تحلیل توزیع فشار و ضریب اصطکاک سطحی، گذار جریان و حباب جدایش لایه ای روی سطح مدل قابل بررسی است. در ناحیه گذار، ضرایب اصطکاک سطحی و انتقال حرارت به شدت افزایش می یابند و به بیشترین مقدار موضعی خود می رسند. علاوه بر این، به صورت محلی، بیشترین مقادیر درجه حرارت ، اصطکاک سطحی دیواره و میزان انتقال حرارت، معمولا در ناحیه نزدیک به انتهای ناحیه گذار رخ می دهد. در موقعیت شروع ناحیه ی گذار، ضریب اصطکاک سطحی دارای کمترین مقدار خود می باشد که از این موضوع برای تعیین موقعیت شروع ناحیه ی گذار نیز استفاده می شود. گذار همچنین در جدایی لایه مرزی اثر می گذارد. لایه مرزی آشفته دارای تمایل بیشتری به باقی مادن در حالت چسبیده به سطح در مقایسه به لایه مرزی آرام دارد. پیدایش نوعی حباب جدایش لایه ای روی سطح ایرفویل و به دنبال آن منفی شدن ضریب اصطکاک سطحی در این ناحیه حاکی از پیش بینی دقیق این مدل در مورد حباب جدایش لایه ای است. در واقع فرایند گذار پس از جدا شدن جریان به صورت لایه ای، روی حباب جدایش رخ داده است و جریان به صورت درهم به سطح باز می گردد. این مدل به نرم افزاز موجود از طریق سابروتین هایی اعمال شده و برای حل جریان بر روی پره توربین بادی مورد استفاده قرار گرفت و برای تمام شرایط، ناحیه گذار را به خوبی پیش بینی کرد. همچنین این مدل برای پیش بینی لایه مرزی جد اشده در جریان لایه ای، گذار و آشفته نتایج خوبی را نشان داد و هر سه رژیم جریان را به این وسعت و دقت شبیه سازی می کند. از مزایای دیگر مدل، توانمندی آن در پیش بینی صحیح موقعیت، طول و مشخصه های فیزیکی حباب جدایی لایه ای می باشد. مدل موجود برای پره های مختلف توربین های ضربه ای و عکس العملی همچنین سری ناکا مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مدل محاسباتی با نتایج تجربی مقایسه شده و در بسیاری از موارد نتایج رضایت بخش می باشد. پس از آن جریان روی پره توربین ها در زوایای مختلف بررسی شد و اثر زاویه حمله روی جدایش جریان، گذار و واماندگی توربین ها مورد تحلیل عددی قرار گرفت.__