بررسی تاثیرپذیری راندمان ایرواستاتیکی نسبت به توزیع ضخامت پره توربین توربوشارژ

Abstract

ضخامت پره‌های توربین توربوشارژر به دلیل بلاکیج و افت‌های انتهایی پره محدود می‌شود و از طرفی به دلیل بارهای آیرودینامیکی در معرض آسیب است. طراحی مناسب پره نیازمند شناخت تمامی بارهای وارده بر پره است. بنابراین نیروی وارده از طرف سیال به پره باید محاسبه شود. اگرچه که ضخیم‌کردن پره منجر به مقاومت بیشتر در مقابل شکست و ترک می‌شود ولیکن این امر تاثیر زیادی بر راندمان و اغتشاشات جریان و بارگذاری آن می‌شود. بنابراین بهترین راه انتخاب ضخامت بهینه مطالعه ایرواستاتیکی و آیرودینامیکی پره در ضخامت‌های گوناگون برای نقاط مختلف آن است. این مقاله نتایج چگونگی و علت تغییرات راندمان به دلیل تغییر ضخامت لبه ورودی و خروجی، نوک و پایه پره، ضخامت ماکزیمم و محل آن و شکل لبه انتهایی را در یک توربین جریان مخلوط توربوشارژر با ورودی دو گانه شرح می‌دهد. وجود حلزونی دوگانه منجر به هم پوشانی کمتر پالس‌های شارژ ورودی به توربوشارژر و نهایتاً استفاده بهینه از انرژی جنبشی گازهای خروجی از موتور می‌شود. در این نوع توربوشارژر علاوه بر اینکه جریان ورودی به هر ۱۸۰درجه روتور متفاوت است، توزیع جریان هر گذرگاه نیز با دیگری متفاوت است بنابراین برای مطالعه جریان نیاز به مدل‌سازی کل توربین است. آنالیز بر همکنش سیال و جامد روی پره توربین توسط مدل‌سازی جریان با CFD و مدل‌سازی پره توسط FEA و سپس کوپلینگ نتایج در نرم‌افزار CFX ANSYS انجام شده است. صحه‌گذاری توربین مبنا براساس نتایج آزمایشگاهی توربوشارژر امتحان شده در دانشگاه امپریال کالج انجام گرفته است.