مدلسازی سرج و واماندگی در کمپرسورهای جریان محوری

طراحان موتورهای توربین گاز تمایل زیادی برای به کارگیری کمپرسورهای محوری نسبت فشار بالاتر برای طبقات کمپرسور دارند، لکن بروز ناپایداریهای جریان در کمپرسور از مهمترین عوامل محدودکننده نسبت فشار کمپرسور می باشد. در این رابطه شناخت ناپایداریهای آیرودینامیکی می تواند به بهبود دامنه عملکرد کمپرسورهای محوری و رفع موانع رسیدن طراحان به خواسته هایشان کمک نماید. تحقیقات صورت گرفته در این زمینه شامل دو بخش تخمین نقطه شروع ناپایداری در کمپرسور و تعیین رفتار کمپرسور در پس از نقطه ناپایداری می باشد. این مطالعات در سالهای اخیر به منظور ارائه روشهایی برای به تاخیر انداختن و یا کنترل ناپایداریها طراوت بیشتری پیدا نموده است . روشهایی که جهت کنترل ناپایداریها ارائه گردیده است به دو دسته کنترل فعال و کنترل غیرفعال (یا کنترل دینامیکی) دسته بندی می شوند و در حال حاضر سهم زیادی از تحقیقات مربوط به ناپایداریها در کمپرسور را به خود اختصاص داده اند. در این پروژه، ابتدا به معرفی انواع ناپایداریهای آیرودینامیکی (شامل واماندگی و سرج) و اثرات آن در کمپرسورهای جریان محوری پرداخته و آنگاه مدلهای ریاضی و روشهای تجربی که تاکنون به منظور بررسی این ناپایداری ها ارائه گردیده معرفی شده است . پس از آن یک روش ابتکاری جدید جهت کنترل دینامیکی سرج در کمپرسور جریان محوری ارائه شده است . در این روش ابتکاری محفظه های حجمی، به طبقات کمپرسور متصل می گردد. برای بررسی روش ابتکاری ارائه شده، بر پایه یک مدل طبقه به طبقه، یک برنامه شبیه سازی برای تخمین نقطه سرج تهیه گردیده و نقطه سرج کمپرسور برای هر دو حالت با محفظه متصله و بدون محفظه متصله بدست آورده شد. نتایج حاصل از شبیه سازی یک کمپرسور جریان محوری هفت طبقه نشان می دهد که روش ابتکاری ارائه شده موثر بوده و می تواند نقطه سرج کمپرسور را به تعویق انداخته و دامنه عملکرد کمپرسور را بهبود دهد.