بهبود عملکرد و توزیع دمای خروجی محفظه احتراق یک موتور توربوجت در شرایط پروازی مختلف با ارتقای کمپرسور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری مهندسی هوافضا / دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا

2 کارشناس ارشد / دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا

چکیده

ارتقای موتورهای هوایی موجود برای افزایش عملکرد و کاهش هزینه‌های طراحی و ساخت موتور جدید، همواره مورد نظر طراحان موتور قرار داشته است. یکی از بخش‌های مهم و ضروری درگیر در این روند، ارتقای محفظة احتراق است که باید پاسخگوی موتور ارتقایافته نیز باشد. در این پژوهش جریان احتراقی در محفظة احتراق یک موتور توربوجت ارتقایافته با استفاده از نرم‌افزار انسیس فلوئنت مدلسازی شده است. محفظة احتراق مورد مطالعه به‌صورت سه‌بعدی تحت شرایط مرزی ورودی جرم، مدل اغتشاشی  و مدل احتراقی PDF و همچنین مدل تشعشعی P-1 شبیه‌سازی شده است. ابتدا رفتار محفظة احتراق در شرایط پروازی مختلف برای حالت اصلی مورد بررسی قرار می‌گیرد و پس از آن، برای موتور ارتقایافته، که در آن نسبت تراکم کمپرسور و دبی هوای ورودی افزایش پیدا کرده، همین محفظة احتراق مورد استفاده قرار گرفته و تحت شرایط جدید ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهد که در محفظة احتراق در شرایط ارتقایافته پارامترهای عملکردی و توزیع دمای خروجی بهبود می‌یابند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improvement of the performance and distribution of outlet combustion chamber temperature of a turbojet engine with upgraded compressor in different flight conditions

نویسندگان [English]

  • Behrooz Shahriari 1
  • Mohammad Reza Nazari 2
چکیده [English]

Improving available aero engines to improve the performance and reduce the cost of design and construction of the new engine, the engine designers have always desired. One of the important parts involved in the upgrade process, responsive to the engine combustion chamber that must be upgraded. In this study the combustion flow in the combustion chamber of an upgraded turbojet engine is modeled using ANSYS Fluent. The combustion chamber subject to study is simulated inlet boundary conditions for three-dimensional mass, k-ε turbulence model and PDF combustion model and the P-1 radiation model. The behavior of the combustion chamber to the original state is examined in terms of the different flights. The upgraded engine where the inlet air flow has increased compression ratio compressor, the combustor used and evaluated under the new situation. The results show that temperature distribution in the combustion chamber in terms of improved performance and improved output.

کلیدواژه‌ها [English]

  • turbojet engine
  • Combustion chamber
  • improvement
  • Performance
  • distribution of outlet combustion

[1] A. H.Lefebvre, Gas turbine combustion. New York: Taylor & Francis Group, 2010.

[2] A. F. Bicen, D. G. N. Tse, J. H. Whitelaw, Combustion characteristics of a model can-type combustor, combustion and Flame, Vol. 80, No. 2, pp. 111-125, 1990.

[3] N. G. Daniel, A new method to measure temperature and burner pattern factor sensing for active engine control, 1999.

[4] M. V. Heitor, J. H. Whitelaw, Velocity, temperature, and species characteristics of the flow in a gas-turbine combustor, Combustion and Flame, Vol. 64, No. 1, pp. 1-32, 1986.

[5] B. B. Scott, S. M. Cannon, J. R. Farmer, F. Meng, Modeling of lean premixed combustion in stationary gas turbines, Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 25, No. 4, pp. 353-385, 1999.

[6] W. Shyy, M. E. Braaten, D. L. Burrus, Study of three-dimensional gas-turbine combustor flows, International journal of heat and mass transfer, Vol. 32, No. 6, pp. 1155-1164, 1989.

[7] P. Koutmos, J. J. McGuirk, Isothermal flow in a gas turbine combustor-a benchmark experimental study, Experiments in Fluids, Vol. 7, No. 5, pp. 344-354, 1989.

[8] S. G. Goebel, N. Abuaf, J. A. Lovett, C. P. Lee, Measurements of combustor velocity and turbulence profiles, In ASME 1993 International Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, pp. V03AT15A079-V03AT15A079, American Society of Mechanical Engineers, 1993.

[9] A. Datta, S. K. Som, Combustion and emission characteristics in a gas turbine combustor at different pressure and swirl conditions, Applied Thermal Engineering, Vol. 19, No. 9, pp. 949-967, 1999.

[10] Ahmed Khalil, E. E., A. K. Gupta, Swirling distributed combustion for clean energy conversion in gas turbine applications, Applied Energy, Vol. 88, No. 11, pp. 3685-3693, 2011.

[11] P. Ghose, J. Patra, A. Datta, A. Mukhopadhyay, Effect of air flow distribution on soot formation and radiative heat transfer in a model liquid fuel spray combustor firing kerosene, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 74, pp. 143-155, 2014.

[12] L. I. U. Deng-huan, J. Jin, F. Wang, W. Jin, Temperature Measurement at the Exit of Annular Combustor with Slinger in Turbojet Engine, In 31st AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, p. 2560, 2015.

[13] K. Luo, O. Desjardins, H. Pitsch,DNS of droplet evaporation and combustion in a swirling combustor, Center for Turbulence Research, Annual Research Briefs,pp. 253-265, 2008.