تحلیل و شبیه‌سازی پدیده ی سرج در کمپرسور محوری توربین گازGE-frame6

Abstract

یکی از نکات مهم در تحلیل عملکرد کمپرسور تخمین حد سرج است. چنانچه زاویه حمله هوا به هر دلیلی تغییر کند، جت‌های هوا از روی پره جداشده و باعث کوچک شدن سطح مقطع عبوری هوا و تغییر زاویه حمله هوا در پره بعدی می‌شود که به آن استال گویند. این عمل به همین صورت تکرار می‌گردد تا سرتاسر پره‌های یک ردیف را استال فراگیرد، در این صورت در پشت آن ردیف افت فشار روی میدهد و هوا از ردیف‌های بعدی که فشار زیادی دارند به سمت منطقه کم‌فشار برمی‌گردد که به آن سرج گویند. در این مقاله، شبیه‌سازی پدیده‌ی سرج در 1 1/2 از پره‌های ردیف اول کمپرسور محوری توربین گاز GE-Frame6با زاویه حمله 34 درجه، به‌صورت گذرا و آشفته با مدل توربولانسی k-w (sst) انجام‌گرفته است. نتایج بدست آمده حاصل از بردارهای سرعت نشان می‌دهد که هنگام بروز سرج جریان معکوس که مهم‌ترین مشخصه وقوع سرج است، رخ داده و جریان به عقب بازمی‌گردد. هم‌چنین در این مقاله، کد‌نویسی معادلات دیفرانسیل معمولی کوپل‌شده‌ی نرخ تغییرات فشار و جریان برای مقادیر مختلف پارامتر پایداری B انجام‌گرفته است. مشاهده گردید که به ازای 6/0B = که کمتر از مقدار بحرانی است، استال‌دورانی رخ می‌دهد و فشار به‌صورت گذرا نوسان کرده و پس از چندین نوسان میرا می‌شود. درحالی‌که به ازای 6/1B = که بیشتر از مقدار بحرانی بوده سرج عمیق رخ می‌دهد و فشار و جریان با دامنه ثابت نوسان می‌کنند.