آنالیز عددی جریان سه بعدی در یک طبقه از توربین گاز جریان محوری

حل زمان پیمایی معادلات اولر به طور گسترده ای در جریان سه بعدی در پره های توربوماشین ها به کار گرفته شده است . معادلات اولر با صرفنظر کردن از عبارت شامل تنش های برشی در معادلات ناویراستوکس بدست آمده اند لذا از مدل کردن میدان جریان در نواحیی که اثرات تنش برشی و لزجت سیال در آنها مهم است ناتوان می باشند. با این وجود، میدان جریان در نواحی دور از دیواره و میدان فشار با دقت خوبی از حل معادلات اولر بدست می آیند. تجربه نشان داده است که در پره های توربین، اثر لزجت ، محدود به ناحیه بسیار نازک لایه مرزی در کنار دیواره و ناحیه گردابی پشت پره ها می باشد لذا با توجه به کوچک بودن این نواحی نسبت به بقیه میدان جریان، فرض غیرلزج بودن برای مدل کردن چنین جریانی، معقول به نظر می رسد. کد دنتون از جمله کدهای معتبری است که برای حل جریان در یک ردیف پره انواع توربوماشین ها به کار میرود. هدف ما در این پروژه آن است که کد موجود را به گونه ای تعمیم دهیم که با استفاده از آن بتوانیم جریان سیال را در میان یک طبقه از توبین جریان محوری شامل پره های روتور و استاتور که نسبت به هم دارای حرکت نسبی هستند تجزیه و تحلیل نماییم، به عبارت دیگر هدف ما آن است که میدان حل مربوط به جریان در ردیف پره ساکن را به میدان حل مربوط به جریان در ردیف پره متحرک پیوند بزنیم. فرض اساسی ما این است که جریان نسبت به هر ردیف پره به تنهایی یکنواخت است ضمن اینکه جریان در استاتور به صورت مطلق و در روتور به صورت نسبی حل می شود. البته در این میان باید با تاثیر متقابل پره های روتور و استاتور بر یکدیگر توجه داشت چرا که فاصله میان این دو ردیف پره و همچنین مقادیر سرعت محوری در بالا دست و پایین دست ردیف پره ها می تواند اثرات قابل ملاحظه ای بر مقادیر کمیتهای جریان داشته باشد. در این پروژه، ضمن در نظر گرفتن این اثرات ، جهت بررسی صحت نتایج حاصله، علاوه بر مقایسه نتایج تجربی و محاسباتی معتبر، یک برنامه کامپیوتری نوشته شده که قادر است مقادیر پارامترهای مورد نظر را در مقاطع مختلف با استفاده از روابط مثلثهای سرعت بدست دهد و از این طریق نیز به طور تقریبی صحت نتایج حاصله را بررسی نمود. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج ذکر شده، حاکی از توافق خوب این نتایج با یکدیگر می باشد.