مدل سازی محفظه احتراق توربین گاز با استفاده از روش شبکه

Abstract

هدف از این مقاله، به­کارگیری روش شبکه برای تحلیل سریع محفظه احتراق توربین‌های گاز می‌باشد. این روش یک محفظه احتراق به­وسیله‌ گره‌ها و المان‌های متصل به آن‌ها، به شبکه‌ای از جریان‌های مستقل از هم تقسیم می‌شود. معادلات اساسی که در روش شبکه باید ارضا شوند معادلات بقای جرم و انرژی برای هر گره و رابطه‌ افت فشار- دبی برای هر المان می‌باشد.این معادلات یک دستگاه معادلات متشکل از دبی جرمی و افت فشارها را تشکیل می‌دهند که با حل آن در گره‌ها مقادیر جدید برای فشار، دبی و چگالی به­دست می‌آید. این روند تا رسیدن به شرط همگرایی تکرار می‌شود.برای مدل‌سازی جریان از روابط متداول برای لوله‌ها و اریفیس‌ها استفاده شده است. برای مدل‌سازی اثر احتراق نیز، از احتراق تعادلی در نواحی احتراق اولیه و ثانویه استفاده شده است. اثر ترقیق جریان نیز با ورود هوا به جریان محصولات ناحیه احتراق ثانویه منظور شده است. دمای لاینر نیز با در نظر گرفتن آثار انتقال حرارت جابجایی و تشعشع محاسبه شده است. با این روش در یک محفظه احتراق قوطی، ابتدا جریان سرد تحلیل شده و طی آن دبی جرمی و افت‌فشارها در المان‌ها به­دست آمده است. سپس با در نظر گرفتن احتراق کروسین، توزیع دبی جرمی، فشار، دما، و اجزا محصولات احتراق به­دست آمده است. نتایج به­دست آمده با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است و همسویی بسیار خوبی نشان داده شده است. کیفیت نتایج و روند حل مسئله، نشان می‌دهند که روش شبکه قادر است تحلیل مناسبی را در زمان بسیار کمی به طراحان محفظه ارائه کند.