طراحی یک بعدی و شبیه‌سازی سه بعدی کمپرسور گریز از مرکز یک موتور توربوشفت به همراه بهینه‌سازی مجرای خم 90 درجه بین دیفیوزر شعاعی و دیفیوزر محوری

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مکانیک

2 کارشناس ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مکانیک

چکیده

در این مقاله، طراحی یک‌بعدی کمپرسور گریز از مرکز به همراه طراحی معکوس مجرای خم 90 درجه بین دیفیوزر شعاعی و دیفیوزر محوری انجام می‌گیرد. در این طراحی، کلیه ابعاد اولیه اجزاء کمپرسور گریز از مرکز شامل پروانه، دیفیوزر شعاعی پره‌دار، خم 90 درجه و دیفیوزر محوری محاسبه می گردد. به منظور ارزیابی نتایج، پس از مدل‌سازی هندسه و تولید شبکه، میدان جریان سه‌بعدی در کل کمپرسور توسط نرم‌افزار سی‌اف‌ایکس تحلیل عددی می‌شود. شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد، تلفات شدیدی در خم 90 درجه بین دیفیوزر شعاعی و دیفیوزر محوری به علت انحنای شدید آن وجود دارد. به منظور دستیابی به کمترین تلفات در خم 90 درجه، طراحی آیرودینامیکی مجرای خم 90 درجه با استفاده از روش طراحی معکوس انجام می‌شود. در مرحله اول، با ترکیب الگوریتم طراحی معکوس گلوله-اسپاین و نرم‌افزار سی‌اف-ایکس، قابلیت اصلاح هندسه مجرای خم 90 درجه ایجاد می‌شود. سپس با بهبود توزیع فشار دیواره بالا و پائین و اعمال آن به کد طراحی معکوس، هندسه اصلاح می‌شود. در نهایت، کمپرسور طراحی شده با خم 90 درجه اصلاح شده تحلیل می‌شود. نتایج نشان می‌دهد نسبت فشار کل و بازده کل به کل به ترتیب در حدود 3 و 4 درصد افزایش می‌یابند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Whitfield A, Doyle MDC, Firth MR (1993) Design and Performance of a high-pressure ratio turbocharger compressor. Instn Mech Engrs 207(21): 115-124.

[2] متولی س‌م (1386) بررسی تجربی کمپرسور گریز از مرکز، مدل­سازی یک­بعدی و نیز شبیه­سازی آن با نرم­افزار و مقایسه نتایج آنها. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف.

[3] امنیان صومعه کوچک ج (1387) طراحی یک­بعدی کمپرسور گریز از مرکز. پایان­نامه کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف.

[4] Katsanis T (1964) Use of arbitrary quasi orthogonal for calculating flow distribution in the meridional plane of a turbomachine. NASA TN D-2546.

[5] Katsanis T (1971) Fortran program for quasi-three-dimensional calculation of surface velocities and choking flow for turbomachine blade rows. NASA TN D-6177.

[6] Zangeneh M, Hawthrone WR (1990) A fully compressible three dimensional inverse design method applicable to radial and mixed flow turbomachines. Gas Turbine and Aero engine Congress and Exposition, Belgium.

[7] Hyosung S, Shin H, Lee S (2005) Analysis and optimization of aerodynamic noise in a centrifugal compressor. Aerosp Sci Technol 289(4–5): 999–1018.

[8] Nili M, Hajilouy A, Durali M (2008) Investigation of a centrifugal compressor and study of the area ratio and TIP clearance effects on performance. J Therm Anal Sci 17(4): 314−323.

[9] Nili M, Durali M, Hajilouy A (2010) A novel quasi 3D design method for centrifugal compressor meridional plane. ASME Turbo Expo, Power for Land, Sea and Air, Glasgow.

[10] Ronald HA (2000) Centrifugal Compressors : A Strategy for Aerodynamic Design and Analysis. ASME PRESS, New York.

[11] Cohen H, Rojers GFC, Sarawanamuttoo HIH (1996) Gas Tutrbine Theory. 4rd edn. Longman.

[12] پورصادق ف (1389) بهینه­سازی پره­های کمپرسور گریز از مرکز به همراه مطالعات تجربی. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف.