پیش‌بینی جدایش جریان در مجرای توربینی فشارپایین در شرایط طراحی و دور از نقطة طراحی

در این مقاله، مطالعة عددی میدان جریان عبوری از مجرای یک توربین گازی فشارپایین تحت بار بالا در شرایط طراحی و خارج از نقطة طراحی انجام شده است. برای این منظور از بستة نرم‌افزاری اوپن ‌فوم استفاده شده است. در گام نخست، آثار ریزشدن شبکه بر نتایج روش‌های معادلات میانگیری رینولدز و شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ با مدل اسپالارت - آلماراس بررسی و با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که در انتهای سطح فشاری تیغه، یک افت فشار غیرفیزیکی رخ می‌دهد که به‌شدت به تراکم شبکه و نوع مدل آشفتگی وابسته است. در گام دوم نشان داده می‌شود که تنها مدل اسپالارت - آلماراس قادر به پیش‌بینی جدایش جریان پدیدآمده از گذرش جریان در شبکه‌بندی با تراکم مختلف نزدیک دیواره است. نتایج عددی این مدل نقطة جدایش را در نزدیکی موقعیت 0/85 طول سطح مکش پیش‌بینی می‌کند. این در حالی است که اندازه‌گیری‌های تجربی نقطة جدایش را در نزدیکی موقعیت 0/7 طول سطح مکش تعیین کرده‌اند. در گام سوم، مدلسازی عملکرد خارج از نقطة طراحی تیغه با اعمال زوایای مثبت و منفی جریان ورودی نسبت به شرایط طراحی مجرا صورت می‌گیرد. نتایج حل عددی با مدل اسپالارت - آلماراس حاکی است که یک حباب جدایش روی سطح فشار به‌وجود می‌آید. محاسبة افت فشار کل در شرایط جریان ورودی با انحرافی بین 8+ و 20- درجه نسبت به حالت طراحی نشان می‌دهد که مدل‌های ω-k و اسپالارت-آلماراس کمترین افت فشار را در نقطة طراحی پیش‌بینی می‌کنند.