تحلیل عددی جریان نشتی نوک ناپایا در روتور ایزوله شده کمپرسور محوری

Abstract

وقوع ناپایایی در کمپرسور اثرات زیادی بر کارایی، راندمان و ساختار جریان دارد. جریان نشتی نوک یکی از عوامل بروز ناپایایی در کمپرسورها می‌باشد. همچنین این جریان می‌تواند به وقوع سلول‌های استال منجر گردد. از این رو شناخت رفتار جریان در منطقه نوک پره از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق از طریق شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی گذرا، در دبی‌های مختلف اعم از شرایط طراحی و شرایط نزدیک استال، فرآیند تغییرات ساختار جریان در در رتور ایزوله شده یک کمپرسور محوری مورد مطالعه قرار می‌گیرد. طیف فرکانسی جریان نشتی نوک از طریق بررسی سیگنال‌های فشار استاتیک در منطقه نوک پره مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهند که در شرایط طراحی، میدان جریان کمپرسور بیشتر تحت تاثیر جریان اصلی می باشد تا جریان نشتی نوک. اما با نزدیک شدن به شرایط استال، در حوالی نوک پره و در دو سوی فصل مشترک جریان‌های نشتی نوک و جریان اصلی، مناطقی با فشار کم و فشار زیاد ایجاد می گردند. اندرکنش دینامیکی این مناطق بر روی هم منجر به وقوع ناپایایی در منطقه درز نوک می گردد. بر این اساس، ورتکس نشتی نوک ناپایا دارای رفتاری پریودیک در منطقه درز نوک می باشد به طوریکه ورتکس ایجاد شده در فرکانسی در حدود فرکانس عبوری پره حرکت کرده و مضمحل می گردد.