بهبود عملکرد پره یک روتور با تغییر همزمان فاصله لقی نوک و جابجایی محوری پره

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه پردیس ارومیه، ارومیه، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس دانشگاهی ارومیه، ارومیه، ارومیه

3 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه ارومیه

چکیده

هدف از این تحقیق شبیه­سازی جریان یک مرحله از ناسا روتور 37 و سپس بهبود هندسه روتور مذکور براساس تنظیم لقی بین نوک پره و پوسته و جابجائی محوری پره است. ابتدا بهترین مدل توربولانسی برای شبیه­سازی انتخاب شد. سپس با توجه به دو پارامتر تغییر جابجائی محوری و فاصله لقی نوک پره با پوسته، بهینه­سازی عملکرد روتور 37 مورد بررسی قرار گرفت. شبیه­سازی­ها براساس تغییر جابجائی محوری برای پنج حالت بررسی شد. در ادامه چهار اندازه لقی برای پره شماره 2 (بهترین راندمان برای جابجائی محوری) در نظر گرفته شد که برای میزان لقی حالت طراحی بیشترین راندمان حاصل شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]   Boyce, M. P., "An Overview of Gas Turbines", in Gas Turbine Engineering Handbook (Fourth Edition), M. P. Boyce, Ed Oxford  University Press, Butterworth-Heinemann, pp. 3-88, (2012).
 
[2]   Benini, E., "Accurate Multi-objective Design Optimization of Nasa Rotor 37", New York,  (2004).
 
[3]   Oyama, A., Liou, M., and Obayashi, S., "High-fidelity Swept and Leaned Rotor Blade Design Optimization using Evolutionary Algorithm", 16th AIAA Computational Fluid Dynamics Conference, Orlando, Florida, USA, June 23-26, (2003).
 
[4]  Mafakheri, M., Mahmudi, M., Jahromi, M., "Numerical Simulation of the Loop Effect of the Tip of the Blade on the Operation of the Axial Flow Compressor", Iranian Journal of Mechanical Engineering Research, Vol. 19, No. 2, pp. 96-122, (2017). 
 
 
[5]   Sheldon, K. E., "Analysis Methods to Control Performance Variability and Costs in Turbine Engine Manufacturing", Master Department of Mechanical Engineering, Virginia Polytechnic and State University, (2001).
 
[6]   Passrucker, H., "The Effect of Forward Sweep in a Transonic Compressor Rotor", (2003).
 
[7]   Dunham, J., "Cfd Validation for Propulsion System Components (La Validation Cfd Des Organes Des Propulseurs), Paris, France, (1998).
 
[8]   Chima, R. V., "Calculation of Tip Clearance Effects in a Transonic Compressor Rotor", ASME Journal of Turbo Machinery, Vol. 120, (1998).
 
[9]  Beheshti, A., "Calculation of Tip Clearance Size Effects for the Nasa Rotor 37 Compressor Blade", 13in ASME Annual Conference on Mechanical Engineering, Isfahan, (2005).
[10] Muhammad Saeed., S. M.,  Rafique, M.,  and Salim-Ud-Din Zahir., "Transonic Rotor 37 Blade Profile Improvement to Increase Pressure Ratio", Centre for Fluid Dynamics, Nescom, Pakistan, (2011).
 
[11] Ito, Y.,  Watanabe, T., and Himeno, T., "Effect of Endwall Contouring on Flow Instability of Transonic Compressor", International Journal of Gas Turbine, (2019).
 
[12] Ameri, A., "Nasa Rotor 37 Cfd Code Validation Glenn-Ht Code", (2009).
 
[13] Chima, R.V., "Swift Code Assessment for Two Similar Transonic Compressors", (2009).
 
[14] Benini, E., and Biollo, R., "Aerodynamics of Swept and Leaned Transonic Compressor-Rotors", Applied Energy, Vol. 84, pp. 1012-1027, (2007).
 
[15] Yazdani, A.,  and Mohseni, A.,  "Three-dimensional Aerothermodynamic Optimization of the Stator Blade of an Axial-flow Gas Turbine in an Open-source Platform", Mdrsjrns, Vol. 17, pp. 176-184, (2017).
 
[16] Danish, S. N., Qureshi, S. R., Imran, M. M., Khan, S. U. D., and Sarfraz, M. M., "Effect of Tip Clearance and Rotor–stator Axial Gap on the Efficiency of a Multistage Compressor", Applied Thermal Engineering, Vol. 99, pp. 988-995, (2016).
 
[17] Pouagare, M.,  Lakshminarayana, B., and Galmes, J. M.,  "An Experimental Study of the Compressor Rotor Blade Boundary Layer", Vol. 107, pp. 364-372, (1984).
 
[18] Prato, J.,  and Lakshminarayana, B., "Investigation of Compressor Rotor Wake Structure at Peak Pressure Rise Coefficient and Effects of Loading", Journal of Turbomachinery, Vol. 115, pp. 487-500, (1993).
 
[19] Anderson, J., "Computational Fluid Dynamics the Basics with Applications", Third Ed. Michigan State University, (2009).
 
[20] Lakshminarayana, B., "Fluid Dynamics and Heat Transfer of Turbomachinery", Third Ed, Wiley Press, (2006).
 
[21] Thimmaiah, A. R. S., and Raghavan, A., "Flow Behaviour of Transonic Axial Compressor Stage with Different Turbulence Models", Gas Turbine India Conference, Vol. 87, No. 19, pp. 274-282, (2015).
 
[22] Tu, J.,  Yeoh, G. H., and Liu, C., "Computational Fluid Dynamics: A Practical Approach", Third Ed, Elsevier, (2018).
 
[23] Ferziger, J. H., Peric, M., and Street, R. L., "Computational Methods for Fluid Dynamics", Fourth Ed, Springer, (2019).
 
[24] "Ansys Fluent Users Guide," (2019).
 
[25] "Ansys Turbo Grid Lectures (Mesh)," (2019).