بررسی و تحلیل عددی مدلهای جریان مغشوش در جریان سیال روی پره های استاتور توربین گاز

توربینهای گاز با توجه به نیاز روز افزون بشر به انرژی، مورد توجه محققین بسیاری در سالهای اخیر بوده اند. لذا اطلاع داشتن از پدیده هایی که در عبور جریان از پره های توربین گاز اتفاق می افتد بسیار حائز اهمیت است. بدین منظور در این پروژه اثر تعدادی از پارامترهای مختلف موثر در جریان بر روی پره های استاتور توربین گاز با استفاده از نرم افزار cfx به شکل سه بعدی بررسی شده اند. در اینجا به طور خلاصه به تعدادی از این نتایج اشاره میشود. شبکه عددی بعنوان یکی از پارامترهایی که مورد بررسی قرار گرفته اند تاثیر زیادی بر دقت نتایج دارد. بدین منظور استقلال از شبکه بعنوان نقطه شروع کار برای سه شبکه مختلف بررسی شده است. تعیین مدل جریان مغشوش عامل مهم دیگری است که در این پروژه به آن توجه ویژه شده است. چهار مدل k-?، k-?، sst و rsm برای بررسی خصوصیات انتقال حرارت و آیرودینامیک پره استاتور c3x بدون کانالهای خنک کاری مورد استفاده قرار گرفته اند. در پیش بینی توزیع فشار اطراف پره این چهار مدل نتایج یکسانی را نشان میدهند که همگی با داده های آزمایشگاهی تطابق خوبی دارند. اما در بررسی توزیع دما اطراف پره مدل دو معادله ای sst نتایج بهتری را در مقایسه با نتایج تجربی ارائه میکند بطوریکه خطای آن کمتر از 5/1 درصد است. در این پروژه اثر تغییر شدت اغتشاش ورودی بر روی خصوصیات آیرودینامیک و انتقال حرارت جریان در مقطع میانی و در دیواره های بالا و پایین پره بررسی شده اند. با افزایش شدت اغتشاش انتقال حرارت از پره بهبود می یابد ولی در دیواره های بالا و پایین پره انتقال حرارت کاهش می یابد. عبارت کار لزج بعنوان آخرین پارامتری است که در این پروژه اثر آن بررسی شده است. این عبارت در معادله انرژی حاکم بر سیال وجود دارد و تاثیر آن در جریانات با سرعت بالا قابل ملاحظه است. بررسیهای انجام شده در این پروژه نشان میدهد که هرچه شدت اغتشاش ورودی جریان بیشتر باشد، اثر عبارت کار لزج نیز بیشتر است. از نکاتی که در این پروژه به آن توجه شده است بررسی اهمیت هر کدام از پارامترهای بررسی شده در مقایسه با یکدیگر است. بدین معنی که کدام پارامترهای عمده جریان بهنگام مدلسازی جریان بر روی پره های توربین گاز از اهمیت بیشتری برخوردارند. تعیین مدل مغشوش مناسب کلیدی ترین پارامتر در تحلیل جریان مغشوش توربینهای گازی است و پس از آن شدت اغتشاش ورودی نقش تعیین کننده ای در مدلسازی دارد. شبکه عددی و در نظر گرفتن عبارت کار لزج بترتیب از اهمیت پایینتری برخوردارند. مطلب دیگری که در مقالات علمی کمتر به آن توجه میشود مدلهای مختلف تنش رینولدز rsm است که در این پروژه مقایسه ای بین این مدلها انجام شده است. تفاوت عمده این مدلها بر اساس استفاده از معادله ? یا ? میباشد که نتایج مدل مبتنی بر معادله ? در مقایسه با سایر مدلها بهتر است. اما نتایج این مدل تا حد زیادی به نتایج مدل sst نزدیک است ولی از آنجا که همگرایی در این مدلها سخت تر و زمانبرتر است لذا استفاده از آن بجای مدل دو معادله ای sst توصیه نمیشود.