پیش بینی جدایش جریان در مجرای توربینی فشارپایین در شرایط طراحی و دور از نقطه طراحی

در این مقاله، مطالعه عددی میدان جریان عبوری از مجرای یک توربین گازی فشارپایین تحت بار بالا در شرایط طراحی و خارج از نقطه طراحی انجام شده است. برای این منظور از بسته نرم افزاری اوپن فوم استفاده شده است. در گام نخست، آثار ریزشدن شبکه بر نتایج روش های معادلات میانگیری رینولدز و شبیه سازی گردابه های بزرگ با مدل اسپالارت - آلماراس بررسی و با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که در انتهای سطح فشاری تیغه، یک افت فشار غیرفیزیکی رخ می دهد که به شدت به تراکم شبکه و نوع مدل آشفتگی وابسته است. در گام دوم نشان داده می شود که تنها مدل اسپالارت - آلماراس قادر به پیش بینی جدایش جریان پدیدآمده از گذرش جریان در شبکه بندی با تراکم مختلف نزدیک دیواره است. نتایج عددی این مدل نقطه جدایش را در نزدیکی موقعیت 0/85 طول سطح مکش پیش بینی می کند. این در حالی است که اندازه گیری های تجربی نقطه جدایش را در نزدیکی موقعیت 0/7 طول سطح مکش تعیین کرده اند. در گام سوم، مدلسازی عملکرد خارج از نقطه طراحی تیغه با اعمال زوایای مثبت و منفی جریان ورودی نسبت به شرایط طراحی مجرا صورت می گیرد. نتایج حل عددی با مدل اسپالارت - آلماراس حاکی است که یک حباب جدایش روی سطح فشار به وجود می آید. محاسبه افت فشار کل در شرایط جریان ورودی با انحرافی بین 8+ و 20- درجه نسبت به حالت طراحی نشان می دهد که مدل های ω-k و اسپالارت-آلماراس کمترین افت فشار را در نقطه طراحی پیش بینی می کنند.