شبیه‌سازی و تحلیل ترمودینامیکی موتور توربوفن دومحوره در شرایط نقطه طراحی و خارج از نقطه طراحی

Abstract

در پژوهش حاضر، مدل‌سازی ترمودینامیکی یک موتور توربوفن دو محوره، با کنارگذر مجزا در شرایط نقطه طراحی و خارج از نقطه طراحی انجام گرفته است. در این موتور بخشی از جریان هوا به­منظور خنک‌کاری پره‌های توربین و همچنین تامین هوای داخل کابین از کمپرسور پرفشار برداشته می‌شود. همچنین از محل فن، توان، به­منظور تامین توان اجزای جانبی استخراج می‌گردد. به­منظور اعتبارسنجی مدل‌سازی ترمودینامیکی توسعه یافته، نتایج به­دست­آمده با نتایج آزمایشگاهی موتور "CFM56-7B" شامل دور شفت کم‌فشار اصلاح­شده، نیروی پیشران موتور، دبی جریان سوخت، دور شفت فشار بالا و دمای گازهای خروجی از موتور مقایسه می‌گردد. ترکیب معادلات دور موتور با تحلیل ترمودینامیکی سیکل و تدوین نتایج به­صورت نیروی پیشران عمومی که جزء نوآوری‌های مطالعه حاضر می‌باشد نشان می‌دهد که مدل‌سازی انجام­شده دارای حداکثر خطای 12% بوده و می‌تواند رفتار موتور را در شرایط خارج از نقطه طراحی به درستی پیش‌بینی کند. مشاهده می‌شود که در شرایط پرواز کروز جریان در خروجی کانال کنارگذر و همچنین خروجی هسته اصلی موتور خفه می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که حساسیت خفه شدن جریان کانال کنارگذر در صورت افزایش ماخ ورودی جریان به موتور، بیشتر از هسته اصلی آن است. همچنین انحراف مثبت از اتمسفر استاندارد باعث می‌شود که نیروی پیشران کاهش و مصرف سوخت ویژه نیز کاهش یابد و انحراف منفی از اتمسفر استاندارد سبب افزایش نیروی پیشران و افزایش مصرف سوخت ویژه موتور می‌گردد.