توصيفگر ها :
توربين گازي , تنش حرارتي گراديان , تخريب پره , پوشش حرارتي , سيستم خنك كننده
چكيده فارسي :
چكيده
پره‌‌هاي توربين گازي با توجه به كاركرد در شرايط آب و هوايي گوناگون و حجم عظيم بارهاي وارده نيازمند طراحي دقيق از نظر استحكام بسيار مناسب است، به‌منظور در برابر بارهاي مختلف وارد بر آن‌ها، هستند و از سوي ديگر وزن آن‌ها بايد تاحدامكان كاسته شود تا نيروي گريز از مركز حاصله كاهش يابد و اين مهم تنها با استفاده از فنّاوري مواد مركب امكان‌‌پذير است و لذا مواد سنتي از قبيل فلز و چوب جايگاهي در توربين‌هاي مدرن امروزي ندارند. پيش از اين، محققان سعي كردند در مورد مواد مختلف براي استفاده از آن‌ها به‌عنوان تيغه مطالعه كنند. در اين پژوهش تلاش شد تا با بهره‌گيري از جنس پره مبتني بر آلياژ نيكل به بررسي تأثير تنش حرارتي بر رفتار پره و جلوگيري از شكست آن پرداخته شود؛ لذا با بهره‌گيري از آلياژ Rene-41 به‌عنوان مشخصات مصرفي تيغه، به ارزيابي نتايج بر اساس ميزان مش‌هاي مختلف 1.5 ميلي‌متر، 1 ميلي‌متر، 0.5 ميلي‌متر و 0.2 ميلي‌متر و همچنين با تغيير اختلاف فشار دو طرف pressure side و suction side پرداخته شد. نتايج نشان داد كه كاهش ابعاد مش نشان‌دهنده تأثير دقيق‌تر تنش حرارتي بر آسيب به پره‌ها بوده است. به طور خاص مشخص شد كه با كاهش اندازه مش‌ها، ميزان تنش وارد بر پره‌ها تا حدود 40 درصد نيز تغييريافته ولي بر روي تغيير شكل پره تأثير قابل‌توجهي نداشته است. همچنين مشخص شد كه با اندازه مش 0.5 ميلي‌متر كه به‌عنوان بهينه‌ترين اندازه شبكه‌بندي مدل انتخاب‌شده است، بيشترين تنش معادل برابر با 14987 مگاپاسكال و بيشترين تغيير شكل و تغيير شكل پره توربين برابر با 0.74027 ميلي‌متر بوده است. تغيير اختلاف فشار نشان مي‌دهد كه هرچه قدر اختلاف فشار بيشتر شود تنش ماكزيمم افزايش پيدا مي‌كند ولي تنش مينيمم تغيير نمي‌كند. درنهايت نتايج تحليل حساسيت نشان داد با افزايش دما از 800 تا 1200 درجه سانتي‌گراد، تغيير شكل كلي، تنش معادل، كرنش حرارتي و كرنش معادل پره توربين افزايش و با افزايش فشار از 15 تا 35 مگاپاسكال، تنش حرارتي پره توربين كاهش مي‌يابد.
چكيده انگليسي :
Abtract
Considering the operation in different weather conditions and the huge amount of incoming loads, the gas turbine blades require a precise design in terms of strength, in order to withstand the various loads on them, and on the other hand, their weight should be reduced as much as possible so that the force The resulting centrifugal force should be reduced, and this is only possible by using composite material technology, and therefore, traditional materials such as metal and wood have no place in today's modern turbines.
Previously, researchers tried to study different materials to use them as blades. In this research, an attempt was made to investigate the effect of thermal stress on the behavior of the blade and prevent its failure by using the blade material based on nickel alloy; Therefore, by using Rene-41 alloy as the consumption characteristics of the blade, the results were evaluated based on the amount of different meshes of 1.5 mm, 1 mm, 0.5 mm and 0.2 mm and also by changing the pressure difference on the pressure side and suction side. The results showed that the reduction of the mesh dimensions indicated a more accurate effect of thermal stress on the damage to the blades. In particular, it was found that by reducing the size of the meshes, the amount of stress on the vanes changed by about 40%, but it did not have a significant effect on the deformation of the vanes. It was also found that with the mesh size of 0.5 mm, which was chosen as the optimal grid size of the model, the maximum equivalent stress was equal to 14987 MPa and the maximum deformation and deformation of the turbine blade was equal to 0.74027 mm. The change in pressure difference shows that as the pressure difference increases, the maximum stress increases, but the minimum stress does not change. Finally, the results of the sensitivity analysis showed that with the increase in temperature from 800 to 1200 degrees Celsius, the overall deformation, equivalent stress, thermal strain and equivalent strain of the turbine blade increase, and with the increase in pressure from 15 to 35 MPa, the thermal stress of the turbine blade decreases.
