شبیه‌سازی و تحلیل عددی سه بعدی تولید آنتروپی محلی و اگزرژی تخریبی در پره استاتور یک توربین‌گاز نمونه

Abstract

آنتروپی به عنوان یک پارامتر کلیدی، محدودیت تئوری عملکرد و کیفیت بسیاری از کاربردهای مهندسی را فراهم آورده است. در این پژوهش تحلیل سه بعدی تولید آنتروپی، تولید آنتروپی محلی و اگزرژی تخریبی پره استاتور توربین به کمک کدنویسی udf صورت گرفته است. نوآوری‌ کار حاضر محاسبه‌ی نرخ اگزرژی تخریبی پره سه بعدی توربین به کمک نرم‌افزار فلوئنت است. برای پیش‌بینی مناسب چسبندگی موثر و هدایت حرارتی موثر از مدل k-ω(SST) و اسپالارت آلماراس استفاده شده است. به علت حساسیت به انحنای نوک پره و جریانات ویک، مدل k-ω(SST) مقدار متوسط مقدار تولید آنتروپی روی خط مرجع حدود 85 درصد بیشتر نسبت به مدل اسپالارت آلماراس بدست آورده است. آنتروپی تولیدی محلی با توجه به مقیاس صورت گرفته از ریشه تا نوک پره (به دلیل انحنای پره) افزایش یافته است. اختلاف مقادیر تولید آنتروپی محلی با قانون دوم ترمودینامیک برای مدل‌های k-ω(SST) و اسپالارت آلماراس به ترتیب 7/4 و 2/10 درصد است. ضرایب توربولانس تقریبی به کمک تابع کاربری ساده در نرم‌افزار فلوئنت کدنویسی شده که باعث افزایش تولید آنتروپی محلی حدود 130 درصد بر روی خط مرجع شده است. مدل k-ω(SST) مقدار اگزرژی تخریبی یک طبقه توربین را (طبق قضیه گویا-استودلا) 1098 کیلو وات محاسبه کرده که به علت مقیاس درنظر گرفته شده 4 برابر حالت دو بعدی است. مقادیر تولید آنتروپی محلی محاسبه شده در مقایسه با پره‌ی استاتور توربین مقاله معتبر اعتبارسنجی شده است که تطابق قابل قبولی دارد.