بررسی تأثیر زبری در افت کارایی یک مرحله کامل توربین گاز

Abstract

توربین های گازی از اهمیت بالایی در صنعت برخوردار هستند و کاربردهای فراوانی دارند. تاکنون به رغم تعدادی از تحقیقات تجربی گزارش شده، تعداد کمی مطالعه عددی پیرامون تأثیر زبری بر عملکرد توربین ارائه شده است. این مقاله یک تحقیق عددی پیرامون کاهش عملکرد و میزان افت در یک مرحله از توربین جریان محوری ناشی از زبر شدن پره هاست. محاسبات عددی با استفاده از کدنویسی در نرم افزار C++ انجام شده است و از روش عددی رو برای حل معادلات حاکم در مختصات عمومی استفاده شده است. برای شبیه سازی جریان مغشوش از مدل بالدوین–لومکس و جهت شبیه سازی زبری از مدل سبسی–چانگ استفاده شده است. برای پی بردن به اثرات زبری در یک مرحله توربین، چندین ارتفاع زبری معادل با ذرات شن و ماسه در رژیم زبری گذرا و کاملاً زبر روی پره های استاتور و روتور با ترکیب های مختلف شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که راندمان مرحله با افزایش ارتفاع زبری کاهش می یابد. همچنین افزایش بیشتر زبری سطح در استاتور و روتور باعث افزایش زاویه انحراف جریان و در نتیجه کاهش ضریب کار خواهد شد. در ضمن با اعمال زبری، ضریب افت هم در پره های استاتور و هم در پره های روتور افزایش می یابد، مخصوصاً روی سطوح مکش این افت مشهودتر است.