مدل سازی یک بعدی یک توربین محوری به منظور بررسی تاثیر تلرانس های پره بر بازده

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی

2 دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی

3 شرکت دوار صنعت شریف

چکیده

پره‌های توربین همواره در معرض تلرانس‌ها و خطا‌های اجتناب‌ناپذیری قرار دارند که باعث فاصله گرفتن هندسه نهایی پره از هندسه طراحی‌شده، می‌شود. از طرفی، تاثیر به سزایی که هندسه پره بر عملکرد توربین دارد، منجر می‌شود تا خطا‌های ابعادی پره، ویژگی‌های اصلی توربین، همچون بازده، را تحت تاثیر قرار دهد که این مورد نیز سبب فاصله گرفتن عملکرد توربین از عملکرد بهینه خود می‌شود. از این‌رو، به‌دست آوردن تلرانس‌های ابعادی مجاز که بر بازده توربین موثر هستند، لازم به‌نظر می‌رسد. از تاثیرگذارترین عوامل که منجر به این خطا‌ها می‌شود، می‌توان به خطاهای ناشی از روش‌های گوناگون ساخت پره و نیز تغییرات هندسی به‌وجود آمده در حین کار توربین اشاره نمود. از مهمترین این خطاها می‌توان به تلرانس‌های ضخامت بیشینه، طول وتر و ارتفاع پره اشاره نمود. در این پژوهش، به کمک مدل‌سازی یک‌بعدی، به بررسی عددی تغییرات بازده توربین جریان محوری هانوفر از مقادیر طراحی‌شده خود به‌دلیل تلرانس‌های ابعادی فوق پرداخته شده است‌. در این مدل‌سازی از مدل افت‌های اینلی– ماتیسون، دونهام– کیم و انگیر استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها


  1. Ministry of energy, “Iran Energy Balance Sheet”, 2013.
  2. Saravanamuttoo, H.I.H., Rogers and G.F.C., Cohen, H. , “Gas Turbine Theory”, 6th Edition, Pearson Education, Ontario, 1996.
  3. Chiong, M.S., Rajoo , S., Martinez-Botas, R.F., and A.W. Costall, “Engine Turbocharger Performance Prediction: One-dimensional Modeling of a Twin Entry Turbine”, Energy Conversion and Management, Vol. 57, pp. 68–78. 2012.
  4. Huangfu, Y., Fei Gao, F., and Abbas-Turki, A., Bouquain, D., Miraoui, A., “Transient Dynamic and Modeling Parameter Sensitivity Analysis of 1D Solid Oxide Fuel Cell Model”, Energy Conversion and Management, Vol. 71, pp. 172–185, 2013.
  5. Shakil Ahmed, F., Laghrouche , S., Mehmood, A., and El Bagdouri, M., “Estimation of Exhaust Gas Aerodynamic Force on the Variable Geometry Turbocharger Actuator: 1D Flow Model Approach”, Energy Conversion and Management, Vol. 84, pp. 436–447, 2014.
  6. Chiong, M. S., Rajoo , S., Romagnoli, A., Martinez-Botas, R.F., A.W. Costall, “One-dimensional Pulse-flow Modeling of a Twin-scroll Turbine”, Energy, Vol. 115 , pp. 1291–1304, 2016.
  7. Dawes, W., “Development of a 3-D Navier Stokes Solver for Application to all Type of Turbomachinery”, ASME Conf., Amsterdam, Netherland, Vol. 102, pp. 88, 1988.
  8. Alamgir, M.T., “An Experimental and Computational Study of the Aerodynamics of Turbine Blades with Damage”, Ph.D. Dissertation, Faculty of Mechanical and Aerospace Engineering, Carleton University, 1999.
  9. Mathieson, D.G., and Mathieson, G.C.R., “A Method of Performance Estimation for Axial Flow Turbines”, Aeronautical Research Council, A. R. C. Technical report, No. 2974, pp. 1-32, 1957.
  10. WEI, N., “Significance of Loss Models in Aerothermodynamic Simulation for Axial Turbines”. PhD. Dissertation, Department of Energy Technology, Royal Institute of Technology, 2000.
  11. Dahlquist, A.N., “Investigation of Losses Prediction Methods in 1D for Axial Gas Turbines”, M.Sc. Thesis, Faculty of Engineering, Lund University, Sweden, 2008.
  12. Granovskiy, A., Kostege, M., and Lomakin N., “Parametrical Investigation of Turbine Stages with Open Tip Clearance for the Purpose of Stage Efficiency Increase” , ASME Conf., Glasgow, UK, Vol. 132, pp. 1-8, 2010.
  13. Wheeler, A.P.S., Korakianitis, T., and Banneheke, S., “Tip-leakage Losses in Subsonic and Transonic Blade Rows”, J. Turbomach, Vol. 135, No. 1, 2012.
  14. Yang, X.Q, “Aerodynamic Loss Modelling in Transonic Turbines”, M.Sc. Thesis, Mechanical and Industrial Engineering Department, Concordia University., 2003.
  15. Aungier, R.H., “Turbine Aerodynamic: Axial Flow and Radial Inflow Design and Analysis”, ASME publication, pp. 85-154, 2006, NY.
  16. Lakshminarayana, B., “Fluid Dynamics and Heat Transfer of Turbomachinery”, Wiley Interscience Publication, Canada 1996.
  17. Dunham, J. and Came, P. M., “Improvements to the Ainley-Mathieson Method of Turbine Performance Prediction”, J. Eng. Power, Vol. 92, No. 3, pp. 252-256, 1970.