تحلیل عددی تاثیر زبری سطح پره بر کارایی و میدان جریان توربین گاز

Abstract

به دلیل مواجه بودن بخش توربین یک موتور توربین گاز با دمای بالا و خصوصیات گاز ورودی، کارایی توربین حین کارکرد در معرض کاهش قرار می¬گیرد. شرایط کارکرد منجر به ایجاد خوردگی یا رسوب و در نتیجه افزایش زبری سطح پره¬ی آن می¬شوند. با توجه به پیچیدگی جریان درون توربین برای شناخت میدان جریان و دما درون طبقه توربین نیاز به انجام تحلیل سه بعدی می¬باشد. هدف از این مقاله بررسی تاثیر زبری بر میدان جریان و کارایی توربین گازی با شبیه سازی عددی است. در این پژوهش طبقه چهارم توربین هانوفر که در آزمایشگاه دانشگاه صنعتی هانوفر آلمان به صورت تجربی آزمایش شده است، بصورت سه بعدی در نرم افزار انسیس-سی اف ایکس شبیه سازی و نتایج حل عددی با نتایج آزمایشگاهی اعتبار سنجی شد. در ادامه تاثیر زبری پره در دو ارتفاع معادل دانه¬های ماسه µm 106(رژیم نیمه زبر) و µm400 (کاملا زبر) بر خصوصیات میدان جریان و عملکرد یک مرحله¬ی توربین در 4 دبی جرمی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد مجموع افت راندمان ناشی از زبری استاتور و زبری روتور برابر با افت راندمان ناشی از زبری کل مرحله است. بعلاوه، تاثیر افزایش زبری پره¬ی استاتور و روتور در کاهش راندمان تقریبا مساوی می¬باشد.