بررسی جریان چگالشی بخار در گذرگاه پره های یک توربین همراه با نازل ورودی مرطوب

Abstract

بخار با انبساط سریع در شیپوره­ها و نیز گذرگاه پره­های توربین، فوق سرد می­شود؛ بخار فوق سرد مستعد جوانه­زایی هموژن است و فرآیند چگالش به طور معمول به صورت لحظه­ای و به وسیله شوک چگالش که موجب تلفات ترمودینامیکی و آئرودینامیکی است، انجام می­گیرد. به این ترتیب، با تشکیل قطرات و در نتیجه کاهش انرژی گیبز، تعادل ترمودینامیکی برقرار می­شود. برای حل دوبعدی جریان گفته شده، معادلات بقاء با معادلات حاکم بر تشکیل و رشد قطرات ترکیب شده و از روش تایم­مارچینگ جیمسون مبنی بر حجم کنترلی و طرح مغشوش بالدوین - لوماکس استفاده شده است. برای بررسی اعتبار روش تدوین شده، توزیع فشار در امتداد مسیر یک شیپوره و نیز گذرگاه پره­های یک توربین و همچنین اندازه قطرات در انتهای هر دو هندسه محاسبه و با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده­اند که برابری خوبی بین نتایج عددی و داده­های تجربی گزارش شده است. با توجه به اعتبار روش تدوین شده، بررسی تئوریک برای کنترل شدت و موقعیت شوک میعان در گذرگاه پره­های یک توربین ازراه پاشش قطرات در ورودی انجام شده است. برای این کار یک شیپوره همگرا در بالا دست پره توربین در نظر گرفته شده است و نتایج به دست آمده از حل عددی نشان می­دهند که وجود قطرات با اندازه مناسب در ورودی گذرگاه پره­های توربین سبب ضعیف شدن و به تعویق افتادن شوک چگالش در گذرگاه پره­ها می­شود.