مدلسازی دوبعدی جریان دوفازی در بین پره های توربین بخار با استفاده از تلفیق روش حجم محدود جیمسون و روش کاسپ

Abstract

جریان بخار در گذرگاه پره‌های طبقه‌های کم‌فشار توربین‌های بخاربعلت انبساط سریع و تاخیر در چگالش، شرایط بخار فوق‌سرد خشک بوجود می‌آید و در نهایت با جوانه‌زایی و با شوک چگالش، تغییر فاز از بخار به قطره‌های مایع صورت می‌گیرد، که جریان بخار مرطوب یا دوفازی نامیده می‌شود. در این مقاله هدف توسعه جریان حجم‌محدود جیمسون مرطوب با بکارگیری مزایای روش عددی کاسپ برای اولین بار در حالت دو بعدی مورد نظر قرار گرفته است. در این مقاله معادله‌های حاکم بر تشکیل فاز مایع با معادله‌های بقایی ترکیب شده و با بکارگیری روش عددی کاسپ در روش حجم‌محدود جیمسون (روش تلفیقی) می‌توان ویژگی‌های مثبت هر دو روش بیان شده را همزمان در مدل‌سازی جریان دوفازی استفاده کرد. برای محاسبه جوانه‌زایی از معادله کلاسیک جوانی‌زایی با تصحیح مناسب و همچنین حل لاگرانژی رشد قطره‌ها در روش تلفیقی استفاده شده و اثر شوک چگالش در توزیع فشار و نیز اندازه قطره‌ها محاسبه و با داده‌های تجربی مقایسه شده ‌است. با توجه به اهمیت ناحیه شوک‌ها در قسمت سطح مکش پره، تمرکز روش تلفیقی بیان شده به این ناحیه متمرکز شده است. نتیجه‌های مدل دوفازی تلفیقی در جریان‌های خروجی مادون‌صوت و مافوق‌صوت مورد بررسی قرار گرفته است که در منطقه شوک روی سطح مکش پره در مقایسه با داده‌های تجربی، روش تلفیقی حجم‌محدود با روش کاسپ با کاهش حدود 20 درصدی خطا‌های عددی، پوشش بهتری را در پیش‌بینی خواص جریان در ناحیه هدف نشان می‌دهد.