تحلیل و شناسایی الگوی جریان در توربین محوری پرفشار خاص در شرایط خارج از طراحی

هدف این پژوهش شناسایی الگوی جریان در شرایط خارج از طراحی یک توربین محوری پرفشار خاص است. با نوشتن کد طراحی مقدماتی، توربین محوری پرفشار طراحی و سپس هندسه این توربین در نرم‌افزارهای کتیا و انسیس دیزاین مدلر تولید شد. سپس هندسه در نرم‌افزار توربوگرید شبکه‌بندی شده و با استفاده از نرم افزار انسیس سی اف ایکس در 12 نقطه‌ی خارج از طراحی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. ابتدا با نسبت سرعت روتور ثابت، نسبت فشار سکون ورودی تغییر کرد. سپس با نسبت فشار سکون ورودی ثابت، نسبت سرعت روتور تغییر کرد. با افزایش نسبت فشار سکون ورودی، مشاهده شد که عدد ماخ جریان به بالای یک رسید و راندمان توربین به مقدار قابل توجهی افت پیدا کرد. کاهش نسبت فشار سکون ورودی تا یک حد مشخصی باعت بهبود عملکرد توربین شد؛ اما با افت بیشتر نسبت فشار سکون ورودی، راندمان توربین سیر نزولی پیدا کرد. با توجه به بررسی الگوی جریان و پارامترهای عملکردی، شرایط کاری‌ در نسبت فشار سکون ورودی 0.9 در مقایسه با سایر نقاط کاری بهتر بوده و راندمان توربین به عدد 0.93می‌رسد. با تغییرات نسبت سرعت روتور، نواحی مستعد جدایش جریان در اطراف پره‌های توربین به ویژه در سطح مکش پره‌های روتور افزایش داشت.

analysis and identification of the flow pattern in a specific high-pressure axial turbine in off-design conditions

this research aims to identify the flow pattern in off-design conditions of a specific high-pressure axial turbine. the turbine was designed by writing the preliminary design code. then, the geometry of this turbine was designed in catia and ansys design modeler software, and it is meshed in turbogrid software. the turbine is analyzed using the ansyscfx software at 12 points in off-design conditions. with a fixed rotor speed ratio, the inlet static pressure ratio was changed. then, with a fixed inlet static pressure ratio, the rotor speed ratio was changed.with the increase of the inlet static pressure ratio, the mach number of the flow reached above one, and the turbine efficiency dropped significantly. reducing the inlet static pressure ratio to a certain extent improved the performance of the turbine. however, with a further drop in the inlet static pressure ratio, the turbine efficiency began to decline. the working conditions at the inlet static pressure ratio of 0.9 are better compared to other working points, and the turbine efficiency reaches 0.93. with changes in the rotor speed ratio,the areas prone to flow separation around the turbine blades increased, especially on the suction surface of the rotor blades.