تحلیل اگزرژی و بررسی اثر پروفیل نازل روی عملکرد توربین فراصوت در پذیرش جزئی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی

2 استاد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی

3 استادیار، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

4 دکترای هوافضا، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی

چکیده

در توربین‌‌هایی با دبی جرمی ورودی اندک، از پذیرش جزئی در ورود روتور استفاده می‌شود. برای به‌دست آوردن کار ویژه بالا، لازم است توربین با جریان فراصوت یا افت فشار بالا کار کند. در این مقاله، ابتدا توربین فراصوت با پذیرش جزئی و دلایل استفاده از آن به طور مبسوط تشریح می‌شود. پذیرش جزئی در این توربین‌ها با استفاده از شیپوره‌ها یا نازل‌های هم‌گرا- واگرا تأمین می‌شود. هدف اصلی مقاله بررسی اثر پروفیل قسمت هم‌گرای نازل روی عملکرد توربین فراصوت با پذیرش جزئی است. برای این‌کار، با استفاده از یکی از روش‌های پروفیل کردن نازل، چند مدل مختلف ساخته شده است. جریان در توربین با دینامیک سیالات محاسباتی شبیه‏سازی شده و عملکرد توربین با بررسی بازده قانون اول و بازده قانون دوم و هم‌چنین تحلیل اگزرژی و تخریب اگزرژی بررسی شده است. در مقایسه نتایج به‌دست آمده با نتایج مدل اصلی، مشاهده شد که پروفیل نازل نقش موثری در افزایش راندمان توربین و پیش‌گیری از هدر رفتن انرژی دارد.

کلیدواژه‌ها


[1] Rashid S, Tremmel M, Waggot J, Moll R (2007) Curtis stage nozzle/rotor aerodynamic interaction and the effect on stage performance. J Turbomach 129(3): 12.
[2] Kikuchi M, Funazaki K, Yamada K, Sato H (2008) Detailed studies on aerodynamic performance and unsteady flow behaviors of a single turbine stage with variable rotor-stator axial gap. International Journal of Gas Turbine, Propulsion and Power Systems 2(11).
[3] Jeong E, Kang SH, Park PG, Kim J (2006) Effect of nozzle-rotor clearance on turbine performance.  ASME Joint US-European Fluid Eng Summer Meeting 273(8).
[4] Jeong E, Lee HG, Park PG, Kim J (2008) Tip clearance effect on the performance of a shrouded supersonic impulse turbine. J Propul Power 24(6).
[5] Aghaei tog R, Tousi AM, Boroomand M (2011) Numerical and experimental evaluation of supersonic turbine flow and effect of geometrical change of blade edges on turbine performance. J Appl Comput Mech 22(3): 26.
[6] Aghaei tog R, Tousi AM, Boroomand M (2012) Three dimensional numerical analysis of transient phase of a supersonic impulse turbine. 11th Conference of Iranian Aerospace Society, Tehran.
[7] Aghaei tog R, Tousi AM, Tourani A (2008) Comparison of turbulence methods in CFD analysis of compressible flows in radial turbomachines. Aircr Eng Aerosp Tec 180(6): 11.
[8] Aghaei tog R, Tousi AM (2018) Effects of nozzle arrangement angle on the performance of partially admitted turbines. J Mech Sci Technol 32 (1).
[9] آقایی طوق ر، مسگرپور طوسی ا (1396) ارزیابی منحنی­های مشخصة توربین فراصوت در پذیرش جزئی در آزمایشگاه توربین گاز. نشریة علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک (2)28.
[10] Hushmandi NB (2010) Numerical analysis of partial admission in axial turbines.  Doctoral Thesis, KTH, Stockholm,Sweden,: KTH Industrial Engineering and Management.
[11] Aghaei tog R, Karimr MM (2020) Finding an optimal blade profile to improving the performance of partially admitted turbines. Aircr Eng Aerosp Tec 180(6): 11.
 [12] Aghaei tog R, Karimr MM (2020) Numerical investigation of effect of blade profile on the supersonic gas-turbines performance under the partiall admision condition. Modares Mechanical Engineering 20(2): 423-434.
[13] Yuksel B, Gunerhan H, Hepbasli A (2020) Assessing exerg-based economic and sustainability analyses of a military gas turbine engine fueled with various fuels. Energies 13(15): 3823.
 [14] Agrez M, Avsec J, Strusnik D (2020) Entopy and exergy  analysis of steam passing through an inlet steam turbine control valve assembly using artificial neural networks. Int J Heat Mass Tran 13: 3823.
[15] Abramovich GN (1992) Aplied gas dynamics. (In Russion)
[16] Moran MJ, Shapiro HN (2006) Fundamentals of engineering thermodynamics. 5th edn. John Wiley & Sons Ltd.
[17] Vereteeg H, Malalasekra W (1996) An introduction to computional fluid dynamics: The finite volume method approach. Addison-Wesley.
[18] ANSYS-CFX Canada ltd., (2004) cfx-5.7: solver theory. Canada.