17704

193 گلپايگان

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1398

82ص.: مصور، جدول، نمودار

ابوالحسن عسگرشمسي، سعيد جاني

1401/05/02

كتابنامه

مهندسي مكانيك

فني مهندسي گلپايگان

1401/05/02

201

چكيده كمپرسورها در بسياري از صنايع از جمله صنايع هوافضا، نفت و گاز، صنايع نظامي و نيروگاهي و صنايع كوچكتر استفاده مي¬شوند. كمپرسورهاي محوري يكي از انواع توربوماشين¬ها هستند كه به¬دليل خصوصيات منحصر به فردشان مانند مقدار و جهت جريان و بازده بالا، جايگاه ويژه¬اي را در كاربردهاي صنعتي به خود اختصاص داده¬اند. بنابراين بهبود كارايي كمپرسور يكي از مهم¬ترين اهداف طراحان طي سال¬هاي متمادي بوده است. ناپايداري¬هاي آئروديناميكي، شامل سرج و واماندگي گردان، مهم¬ترين عامل محدود كننده عملكرد كمپرسورها مي¬باشد. با توجه به اين كه يكي از مهم¬ترين كارهايي كه براي بهبود كارايي و بهره¬برداري مطلوب از كمپرسورها مي¬توان انجام داد، بهينه¬سازي شكل هندسي پره-هاي كمپرسور است. هدف اين پژوهش شبيه¬سازي سه بعدي جريان داخل يك طبقه كمپرسور محوري و بررسي تاثير زاويه لين پره¬هاي روتور و استاتور برروي عملكرد كمپرسور و حاشيه سرج مي¬باشد. جريان سيال در داخل توربوماشين-ها كاملا سه بعدي بوده و به همين دليل رفتار واقعي جريان در اين تجهيزات از پيچيدگي زيادي برخوردار است. به منظور شبيه¬سازي جريان داخل كمپرسور از نرم افزار قدرتمند ANSYS CFX در زمينه ديناميك سيالات محاسباتي و توربوماشين¬ها استفاده شده است. در اين پژوهش يك طبقه كمپرسور محوري به¬صورت سه بعدي شبيه-سازي سه بعدي شده است. در اين كار از شبكه¬¬ي با سازمان و مدل توربولانسي SST استفاده شده است. پره¬هاي روتور و استاتور كمپرسور در 9 زاويه لين متفاوت بررسي گرديد و در نهايت هندسه¬هاي با بيشترين و كمترين راندمان انتخاب شد و عملكرد كمپرسور در فشارها و سرعت چرخش¬هاي متفاوت مورد بررسي قرار گرفت. پس از بررسي و مقايسه نتايج مربوط به 9 حالت مختلف تغيير در زواياي لين و سوييپ پره¬هاي روتور و استاتور كمپرسور، بيشترين بازده مربوط به Case 9 با مقدار 67/86 حاصل گرديد كه اين مقدار شامل تغيير 5- درجه زاويه لين در پره روتور و 7+ درجه زاويه سوييپ در پره استاتور مي¬باشد.

Abstract Compressors are used in many industries, including aerospace, oil and gas, military and power plants, and smaller industries. Axial compressors are turbomachines that have a special role in industrial applications due to their unique characteristics, such as the amount and direction of flow and high efficiency. Therefore, improving compressor efficiency has been one of the most important goals of designers for many years. Aerodynamic instabilities, including surge and rotation fatigue, are the most important factors limiting the performance of compressors. One of the most important things that can be done to improve the efficiency and optimal operation of compressors is to optimize the geometric shape of the compressor blades and vanes. The aim of this study is to simulate three-dimensional flow inside an axial compressor class and to investigate the effect of rotor and stator blade lean angles on compressor performance and surge margin. The fluid flow inside the turbomachines is completely three-dimensional, which is why the actual flow behavior in this equipment is very complex. Powerful ANSYS CFX software is used to simulate the flow inside the compressor. An axial compressor has been simulated in three dimensions. In this work, an organized network with SST turbulence model is used. The rotor blades and the stator vanes were examined at 9 different lean angles, and finally the geometries with the highest and lowest efficiencies were selected. In addition, the performance of the compressor at different pressures and rotational speeds was investigated. After reviewing and comparing the results of 9 different modes, changes in lean and sweep angles of the rotor blades and stator vanes, the highest efficiency was obtained in Case 9 with a value of 86.67%. This value includes a change of -5◦ lean angle of rotor blade and +7◦ swing angle of stator vanes.

ابوالحسن عسگرشمسي، سعيد جاني