1
گروه مهندسی هوافضا، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران
2
گروه مهندسی هوافضا، دانشکده فنی مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
برای دستیابی به انرژی پاک و پایدار برای جابه‌جایی و تولید قدرت، طراحان موتور خواستار عملکرد بالا و پیشران قوی هستند. پره‌های کمپرسور وظیفه افزایش ضریب اتلاف را دارند و در طراحی، باید جلوگیری از پدیده‌های مخربی نظیر جدایش جریان در نظر گرفته شود. اگر بتوان فشار معکوس روی پره را به‌گونه‌ای مهندسی نمود که باعث جلوگیری از جدایش جریان و کنترل گردابه‌ها شود، می‌توان به ضریب اتلاف بالاتری دست یافت. یک راه مطمئن برای دستیابی به این هدف، استفاده از تاندم می‌باشد که عبارت است از قرار دادن یک پره ثانویه کوچک در عقب پره اصلی. در تحلیل عددی حاضر، روتور و طبقه دارای تاندمِ طراحی و تست شده در مرکز تحقیقات لویس ناسا، مطالعه شده است. هندسه موردنظر از منبع مذکور، اخذ و شبکه با کیفیت بالا با حدود 896 هزار گره بر آن اعمال گردید و سپس توسط نرم‌افزار تجاری CFX با مدل آشفتگی SST مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. روتور و طبقه آن در 5 دور و در نتیجه 5 نسبت فشار متفاوت مطالعه و گردابه‌های پس از آن موردبررسی و تفسیر قرار گرفته است. در نهایت مشاهده می‌شود که در دور 2105 (نصف دور نامی)، هم در روتور و هم در طبقه کمپرسور دارای تاندم، گردابه‌ها به‌صورت کامل مهار نمی‌شوند و سطح بسیار کمی از نمودار فشار برحسب وتر را اشغال می‌نماید و بدین ترتیب عملکرد مناسبی ندارد. در نسبت فشار 0.9 نیز شاهد آشفتگی فراوان پس از پره هستیم که برای عملکرد کمپرسور مناسب نیست. متقابلاً در دور 4210 (دور نامی) گردابه‌ها به‌خوبی مهار شده و کاهش فشار را به‌خوبی شاهد هستیم؛ همچنین سطح بسیاری را در نمودار فشار برحسب وتر، اشغال می‌نماید. در نسبت فشار 1.1038 نیز شاهد شکل‌گیری مناسب و کنترل گردابه‌ها جهت کاهش آشفتگی هستیم.
Saidi, M., & Aghaei Touq, R. (1400). “Delaying the flow separation on the wind turbine blade by combining the effect of half blade and longitudinal grooves. ” Journal of Fluid Mechanics and Aerodynamics, 9(2), 39-52. (in persian)
Bammert, H.Beelte, “Investigation Of An Axial Flow Compressor With Tandem Cascade”, Journal Of Engineering For Power, 1980, Doi: 10.1115/1.2952366.
Jonathan Mcglumphy, Wing-Fai Ng, Steven R. Wellborn, Severin Kempf, “Numerical Investigation Of Tandem Airfoils For Subsonic Axial-Flow Compressor Blades”, Turbomach Int,2009, Doi: 10.1115/1.2952366.
Jonathan Mcglumphy, Wing-Fai Ng, Steven R. Wellborn, Severin Kempf, “3d Numerical Investigation Of Tandem Airfoils For A Core Compressor Rotor”, Turbomach Int, July 2010. Doi: 10.1115/1.3149283.
Zheng Yun, Yang Hui, “Coupled Fluid-Structure Flutter Analysis Of A Transonic Fan”, Chinese Journal Of Aeronautics 24 (2011) 258-264.
Alrik Tesch, Jens Ortmanns, “An Experimental Investigation Of A Tandem Stator Flow Characteristic In A Low Speed Axial Research Compressor”, Asme Turbo Expo 2014: Turbine Technical Conference And Exposition, June 16 – 20, 2014, Düsseldorf, Germany. Gt2014-26104.
Soltani Dehkharqani Arash, Boroomand Masoud, Eshraghi Hamzeh, “A Numerical Investigation Of Loss Coefficient Variation In Various Incidence Angles In Tandem Blades Cascade”, Asme 2014 International Mechanical Engineering Congress And Exposition, Imece2014, November 14-20, 2014, Montreal, Quebec, Canada.
Tateishi Atsushi, Watanabe Toshinori, Himeno Takehiro, Aotsuka Mizuho, Murooka Takeshi, “Verification And Application Of Fluid-Structure Interaction And A Modal Identification Technique To Cascade Flutter Simulations”, International Journal Of Gas Turbine, Propulsion And Power Systems, 2016.
Eshraghi Hamzeh, Boroomand Masoud , M. Tousi Abolghasem, Toude Fallah Mohammad, Mohammadi Ali, “The Effect Of Variable Stator On Performance Of A Highly Loaded Flow Compressor Stage Tandem Axial”, Journal Of Thermal Science Vol.25, No.3 (2016) 223-230, Doi: 10.1007/S11630-016-0854-Y.
Kumar Amit, Pradeep A M, “Performance Evaluation Of A Tandem Rotor Under Design And Off-Design Operation”, Asme Turbo Expo 2018, Turbomachinery Technical Conference And Exposition, Gt2018, June 11-15, 2018, Oslo, Norway, Gt2018-75478.
[10] Manas M. P. & Shine S. R, “Characterization Of Tandem Airfoil Configurationsof Axial Compressors”, Int J Turbo Jet Eng 2018; Aop, Https://Doi.Org/10.1515/Tjj-2018-0018.
Shaoyuan Yue, Yangang Wang *, Haitong Wang, “Design And Optimization Of Tandem Arranged Cascade In A Transonic Compressor”, Aerospace Eng Vol.27, No.4 (2018) 349-358, Https://Doi.Org/10.1007/S11630-018-1013-4.
Weiwei Zhang; Yabin Xu; Dan Su; And Yiqi Gao, “Flutter Analysis Of Tandem Cascades Based On A Fluid–Structure Coupling Method”, Aerospace Eng., 2019, 32(2): 04018147, Doi: 10.1061/(Asce)As.1943-5525.0000975.
Doroshenko Е. V., Tereshchenko Yu. M., Tereshchenko Yu. Yu., А. O. Kushchinskiy, “Aero Acoustic Characteristics Of The Axial Compressor Stage With Tandem Impeller”, Doi: 10.29202/Nvngu/20191/9.
Ruochi Pan, Zhaoyun Song, Bo Liu, “Optimization Design And Analysis Of Supersonic Tandem Rotor Blades, Energies 2020, 13, 3228; Doi:10.3390/En13123228.
Yuan Tao, Xianjun Yu, Baojie Liu, “A New Method For Rapid Optimization Design Of A Subsonic Tandem Blade”, Appl. Sci. 2020, 10, 8802; Doi:10.3390/App10248802.
Yuan Tao, Yifei Wu, Xianjun Yu, Baojie Liu, “Analysis Of Flow Characteristic Of Transonic Tandem Rotor Airfoil And Its Optimization”, Appl. Sci. 2020, 10, 5569; Doi:10.3390/App10165569.
A. Brent, J. G. Cheatham, And D. R. Clemmons, “Single-Stage Experimental Evaluation Of Tandem-Airfoil Rotor And Stator Blading For Compressors, Part V - Analysis And Design Of Stages D And E”, December 1972, Pratt & Whitney Aircraft, Division Of United Aircraft Corporation, Florida Research And Development Center, Prepared For National Aeronautics And Space Administration, Nasa Lewis Research Center, Contract Nas3-11158.
Shams Al-Dini Lori, Reza, Masgarpour Tousi, Abulqasem, Eshraghi, Hamza. (2018). “Transient Numerical Analysis Of A Tandem Compressor Stage”. Amirkabir Mechanical Engineering Journal, 51(2), 399-412. Doi: 10.22060/Mej.2017.12446.5338 (In Persian)
A. Brent, J. G. Cheatham, And D. R. Clemmons, “Single-Stage Experimental Evaluation Of Tandem-Airfoil Rotor And Stator Blading For Compressors, Part Vii - Data And Performance For Stage E”, January 1972, Pratt & Whitney Aircraft, Division Of United Aircraft Corporation, Florida Research And Development Center, Prepared For National Aeronautics And Space Administration, Nasa Lewis Research Center, Contract Nas3-11158.
)
