بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله یک الگوریتم طراحی ایمپلر کمپرسور گریز از مرکز که بر اساس آن یک کد کامپیوتري تهیه گردیده، ارایه شده است. در این الگوریتم ابتدا اقدام به طراحی یک بعدي ایمپلر می شود. پارامترهاي طراحی نظیر نسبت فشار طبقه، شعاع ریشه ورودي ایمپلر، سرعت دورانی، ضریب کار ورودي انتخاب شده و پس از حل معادلات مربوطه پارامترهایی نظیر پهنا، شعاع، مثلث سرعت ها و خواص جریان در خروجی ایمپلر محاسبه می شوند. پس از طراحی یک بعدي، براي بدست اوردن خط میانی پره نیاز به یک بردار سرعت نسبی آن می باشد که با روابط تجربی مناسب تخمین زده شده اند. با داشتن شکل خط میانی و با کمک معادله پیوستگی شکل نصف النهاري پره تعیین شده، در نهایت جریان درون پره با روش انحناي خطوط جریان تحلیل می شود. نتایج حاصل نیز با داده هاي تجربی مقایسه شده که همخوانی خوبی را نشان می دهد.
مقدمه
کمپرسور مهمترین بخش یک موتور توربین گازي بوده و عملکرد آن بر روي کارایی کل موتر تاثیر بسزایی دارد. با توجه به این مطلب لازم است بطور پیوسته روش هاي طراحی کمپرسور توسعه داده شده و بهبود یابند
طراحی هندسه گذرگاه جریان، پره ها و تحلیل جریان در آنها، به علت ماهیت پیچیده جریان از پیچیدگی هاي زیادي برخوردار می باشد. تا کنون پیشرفت هاي بسیاري در استفاده از تکنیک هاي محاسباتی در طراحی توربوماشین ها صورت گرفته است. بسیاري از صنایع اکنون طراحی اولیه را با استفاده از کدهاي طراحی با روش هاي محاسباتی انجام می دهند. روش طراحی به چگونگی کاربرد هندسه کلی و نوع استفاده صنعتی آن بستگی دارد. لذا یک روش واحد در امر طراحی وجود ندارد.
فیور و همکارانش - 1978 - با روش معکوس پنلی ، شکل پروفیل پره از پایه تا نوك را تعین کردند. نژیما - 1988 - نیز یک روش مشابه براي کمپرسورهاي سانتریفیوژ ارایه کرد. [2] در این زمینه استو و جنیوس براي اولین بار پره هاي یک توربین محوري را بر اساس حل همزمان صفحات S1 - صفحه پره به پره - و تصویر صفحه S2 - صفحه نصف النهاري - طراحی کردند. روشی که عموما در صنعت از آن براي طراحی پره هاي کمپرسور استفاده می شود بر مبناي حل در صفحه نصف النهاري بوده که نسبت به روش حل همزمان در صفحات S1 و تصویر صفحه S2 داراي پایداري بیشتري می باشد.
در این مقاله یک روش طراحی معکوس براي بدست آوردن شکل پره در صفحه نصف النهاري ارایه و پس از بدست آوردن تصویر ایمپلر در صفحه نصف النهاري اقدام به تحلیل جریان با استفاده از روش انحناي خطوط جریان شده است.
-1طراحی یک بعدي
براي طراحی یک بعدي ایمپلر از الگوریتم زیر که از مرجع [3] ارایه شده، استفاده می شود. با استفاده از این الگوریتم عمق و قطر ایمپلر در خروجی به همراه مثلث سرعت ها و خواص جریان در خروجی بدست می آیند. فلوچارت این الگوریتم در شکل 1 آمده است. در بالاي این فلوچارت پارامترهاي ورودي مورد نیاز براي طراحی یک بعدي آمده است. پارامترهاي ورودي را می توان به سه دسته تقسیم کرد.دسته اول خواص ترمودینامیکی جریان در ورودي است که به عنوان موارد معلوم در نظر گرفته می شود. این موارد شامل فشار و دماي کل ورودي - P00, T00 - دبی جرمی - - و نسبت فشار طبقه - Prstage - -که بصورت نسبت فشار استاتیک خروجی به فشار کل ورودي تعریف می شود- می باشد.
دسته دوم پارامترهاي تجربی هستند که شامل: بازده روتور - - ηrotor، ضریب کار ورودي - µ - و یا ضریب لغزش - σ - و ضریب بازیافت فشار دیفیوزر - CpD - می باشد. در منبع [4] محدوده این دسته از پارامترهاي طراحی را می توان ملاحظه کرد. دسته سوم تحت عنوان انتخاب طراح دسته بندي می شوند. این موارد شامل سرعت مطلق نصف النهاري در ورودي - Vm1 - ، زاویه سرعت مطلق در ورودي - – - α1 که به وسیله پره هاي راهنماي ورودي مشخص می شود- سرعت دورانی - N - یا سرعت مخصوص - Nss - ، ضریب چرخش خروجی17– - λ2m - که بصورت نسبت سرعت مماسی به سرعت نصف النهاري تعریف می شود- و زاویه پره در خروجی ایمپلر در صفحه نصف النهاري می باشد.
پس از تعیین پارامترهاي طراحی باید معادلات حاکم حل شوند. این معادلات به صورت خلاصه در فلوچارت شکل1 آمده است. پس از حل معادلات موارد زیر در خروجی ایمپلر بدست می آید:
مثلث سرعت ها، دما، فشار، چگالی، بازده طبقه، تغییرات آنتالپی و همچنین قطر و عمق ایمچلر - b2 -
