بررسی کنترل ناپایداری جریان روی یک زنجیره کمپرسور محوری با استفاده از روش تزریق- مکش

میدان جریان در یک زنجیره کمپرسور جریان محوری در شرایط طراحی، تحت شرایط دو بعدی، آشفته، غیرقابل تراکم و ناپایا به صورت عددی شبیه سازی شده و خصوصیات ناپایداری جریان از نوع "واماندگی دورانی" بررسی شده است. سپس با اعمال تکنیک های تزریق هوای فشار بالا و مکش لایه مرزی به صورت جداگانه در ردیف پره ها، تاثیرات آنها بر پایدار کردن جریان مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی ها با استفاده از یک شبکه ترکیبی از سلول های سازمان یافته و بی ساختار و با استفاده از مدل آشفتگی k-? انجام گرفته که جهت گسسته سازی ترم فشار و سایر ترم های معادلات به ترتیب از روش استاندارد، تقریب مرتبه دوم و همچنین برای حل توأم میدان فشار و سرعت، از الگوریتم سیمپل و سیمپل سی استفاده شده است. مطالعه حاضر در مرحله اول بر روی یک طبقه کامل از پره های روتور و استاتور و در زوایای تزریق صفر تا 40 درجه به ازای فشار تزریق psi 60 صورت گرفته است. در مرحله بعد تحلیل عددی بر روی یک زنجیره دیگر از پره های استاتور با اعمال تکنیک مکش لایه مرزی در 7 شیار مختلف روی سطح تیغه ها و با سه نرخ مکش 5/0%، 1% و 5/1% از دبی ورودی انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که به کار بردن روش تزریق در پوسته باعث از بین بردن کامل ناپایداریهای جریان، حذف واماندگی-ها و بهبود جریان خروجی می شود. نسبت فشار یک طبقه از کمپرسور که در حالت وقوع استال افت می کند، بعد از تزریق هوا به مقادیر بالاتر از طراحی نیز بهبود پیدا می کند. همچنین مناسب ترین جهت تزریق نسبت به محور دوران روتور در زوایای 5 تا 15 درجه بدست آمده است. نتایج حاصل از اعمال تکنیک مکش لایه مرزی در زنجیره استاتورها نشان دهنده کاهش افت فشار خروجی در نتیجه مکش سیال کم انرژی و از بین رفتن جدایش های گوشه ای جریان است. تکنیک مکش تنها در فواصل 50% از لبه فرار پره ها اثر چشمگیری داشته و در نقاط نزدیک لبه حمله تاثیر چندانی ندارد و بهترین نقطه برای مکش لایه مرزی نیز در فاصله 65% لبه حمله بدست آمده است. علاوه بر این افزایش نرخ مکش از مقدار 1% تاثیر چندانی بر کاهش افت ها ندارد و با در نظر گرفتن اینکه کار موتور افزایش می یابد، این دبی مناسب ترین نرخ مکش می باشد