شبیه‌سازی عددی ایمپلر توربین جریان شعاعی موتور توربینی هوایی در نقطه طرح و خارج از طرح

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مکانیک، ایران.

2 مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران.

چکیده

هدف از این تحقیق بررسی عددی رفتار جریان در ایمپلر توربین جریان شعاعی موتور توربین‌گاز هوایی می‌باشد. پس از مدل‌سازی و شبکه‌بندی ایمپلر، با استفاده از مدل جریان آشفته k-ω-sst تحلیل عددی شده و رفتار جریان در بررسی می‌گردد. در این تحلیل با روشی نوین از ترکیب دو روش دستگاه مختصات ثابت و چرخان و همچنین در بررسی رفتار جریان داخل توربین از امکانات محیط توربو پروسسینگ استفاده شده است. توسط این روش و تعریف صفحات و خطوط مختلف بر روی سطوح پره و فضای بین آنها، کمیت‌های جریان در تمام نقاط بررسی و با نتایج طراحی آیرودینامیکی مقایسه می‌گردد. نتایج نشان می‌دهند که نسبت فشار توربین تاًثیر به سزایی در عملکرد آن داشته و با ازدیاد نسبت فشار، راندمان ابتدا افزایش و سپس با شیب کمی کاهش می‌یابد. مطابق نتایج ماکزییم راندمان توربین در حدود 85 درصد در نسبت فشار تقریبا 5/2 اتفاق می‌افتد. در ادامه شرایط خارج از طرح نیز برای این توربین بررسی می‌شود. مطابق نتایج این بررسی، با افزایش دور در نسبت فشار ثابت، دبی جرمی و گشتاور کاهش و با افزایش نسبت فشار در دور ثابت، دبی جرمی و گشتاور افزایش می‌یابد. این تحلیل عددی توسط تحلیل جریان داخل پروانه توربینی که داده‌های آزمایشگاهی آن موجود می‌باشد، صحه‌گذاری شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Radial Inflow Turbine Impeller in Aero Turbine engine at Design and Off-design Point

نویسندگان [English]

  • Behrooz Shahriari 1
  • S. M. R. Afghari 2
1 Faculty of Mechanics , Malek Ashtar University of Technology, Iran.
2 Faculty of Mechanics, Malek Ashtar University of Technology, Iran.
چکیده [English]

In this paper the flow behavior in a radial inflow turbine impeller of aero gas turbine engine has been investigated for validate its aerodynamics design. To this aim, after importing the results of the developed program for aerodynamic design and meshing, the impeller is analyzed by using the k-ω-sst turbulence model and the flow behavior around the design point is investigated. For numerical analysis, a new method which is combination of stationary and rotating frames used. To investigate the flow behavior, the turbo post processing is used. By this method and define various surfaces and lines, flow parameters along the blade and also between blades are analyzed. Moreover, off design conditions for this turbine also are obtained. Then to validate of CFD analysis, experimental data from one existing impeller is used. Finally, the results of the aerodynamic design with CFD analysis have been compared. In all this steps good agreement is observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aero turbine engine
  • Radial inflow turbine
  • Impeller
  • Numerical simulation
  • Design and off design point