نکات جدید در طراحی پره توربوماشینها

هدف از انجام این پروژه یافتن نکات طراحی پره توربوماشینها می باشد. راندمان (یکی ازمهمترین مشخصه های توربوماشین) رابادقت در طراحی و آنالیز پره می توان افزایش داد. خلاصه مطالب هربخش عبارتنداز : بخش اول : توربو ماشینهای محوری ابتداپره هادردو بعد بررسی می شوند. مقطع پره ها راکه عمدتا ایرفویل می باشند در نظر گرفته و تنها به معادلات مورد نیاز دوبعدی پره ها اشاره می شود.سپس معادلات اصلی کلی که جریان سه بعدی تراکم پذیر گاز در کمپرسور یاتوربین رادربر می گیرند، برحسب مولفه های سرعت ، آنتالپی کل و آنتروپی گاز بیان و معادلات با فرضیات ، حالت دائم، سیال غیرلزج و تقارن محوری در حرکت گاز، ساده تر می گردند. درجه آزادی طراحی و نحوه انتخاب تعداد تغییرات سازگار قابل تعیین و انواع مشخص کردن درجه آزادی، درنتیجه طرحهای مختلف توضیح داده می شود. دربخش بعد روش طراحی پره ها و پیچش پره ها در جهت شعاع بسته به نوع طرح بدست می آید. برای یافتن تغییرمکان شعاعی گاز از مسیر جریان شعاعی سینوسی استفاده و روش حل معادلات برای طراحی پره توضیح داده می شود. ابتداء معادله تعادل شعاعی ساده (آنچه درکتابهای توربوماشین برای طراحی سه بعدی پره مورد استفاده است) و سپس دو حالت حدی نسبت ظاهری بررسی می شوند. بااستفاده از یک سری تقریبهای متوالی رابطه بین نتیجه معادله تعادل شعاعی ساده، و نسبت ظاهری محدود پره، بدست آمده است . چنانچه نشان داده شده این رابطه جوابهای بهتری نسبت به معادله تعادل شعاعی ساده دارد. این روش برای کمپرسورها و توربینهای محوری با گاز تراکم پذیر قابل استفاده است ، باطراحی پره یک توربین نمونه کاربرد روابط حاصله نشان داده شده است . دربخشی دیگر، برای طرح مشخص (هندسه پره ها) جریان بین پره ها آنالیز می شود و معادلات بدست آمده، بدون هیچگونه تقریب ، باروش عددی اختلاف محدود حل می شود . فرض آدیاباتیک بودن جریان به فرضیات قبل (جریان دائم، غیرلزج و تقارن محوری) اضافه شده تاتغییر آنتروپی درجریان از بین برود. نتایج این بخش نشان می دهد که پیچش شعاعی پره برای جلوگیری از حرکت شعاعی در بین ردیفهای پره تا چه حد موثر بوده است . از نتایج این بخش ، تائید تصحیح تعادل شعاعی ساده برای نسبت ظاهری محدود پره ها می باشد. بخش دوم : توربوماشینهای شعاعی ابتدا انواع توربوماشینهای گازی افزاینده فشار و فن ها بررسی و سپس روابط کلی توربوماشینهای شعاعی (گریز ازمرکز) بدست آورده می شوند. درفصل سوم طراحی آئرودینامیکی پره و پوسته انجام شده و نحوه بدست آوردن تمام پارامترهای روتورومقادیر تجربی توضیح داده می شود. فصل چهارم طراحی مکانیکی قطعات می باشد و دراین فصل تنش دراجزاء و طراحی شتافت و سپس نحوه انتخاب الکتروموتور مناسب و پارامترهای تعیین آن بحث می گردد. بخش دیگر که دردفترچه محاسباتی جداگانه آورده شده است حل یک مثال اجرائی و برنامه کامپیوتری برای طراحی فن های گریز ازمرکز backward-curve می باشد.