شبیه سازی انتقال حرارت گذرا در نازل ردیف اول توربین گازی

در این پایان نامه جریان و انتقال حرارت در پره‏های نازل ردیف اول توربین گازی در حالت گذرا در هنگام روشن و خاموش شدن توربین گاز شبیه سازی شده است. تخمین عمر پره های نازل ردیف اول نیازمند پیش بینی هر چه دقیق تر توزیع دما در آن می باشد. با هر بار خاموش و روشن کردن توربین گاز، این پره ها تحت سیکل حرارتی، تنش ها و کرنش های ناشی از آن قرار می گیرند که در دراز مدت سبب بروز پدیده خستگی حرارتی می شود. شبیه سازی شامل سه قسمت عمده مدل سازی هندسی، تولید شبکه و حل جریان در حالت دو بعدی و سه بعدی می باشد. پره‏های نازل مورد مطالعه به روش‏های جابجایی، لایه‏ ای و برخوردی خنک می‏ شوند. برای مدل سازی هندسه نازل از تکنیک ابر نقاط و ایجاد برش در قطعه استفاده شده و مدل سطح در نرم افزار کتیا تولید شده است. شبکه از نوع ترکیبی چند بلوکی بوده که توسط نرم افزار گمبیت تولید شده است. جریان سیال در گذر از نازل، آشفته تراکم‏ پذیر همراه با گرادیان فشار و انتقال حرارت است. جهت مدل‏سازی آشفتگی از مدل تحقق‏ پذیر با روش گسترش‏ یافته در کنار دیوار استفاده شده است و معادلات حاکم بر مسئله به روش حجم‏ محدود و با استفاده از کد تجاری فلوئنت حل شده اند. جهت تشکیل ردیف پره ها و کاهش حجم محاسبات از مرز تناوبی استفاده شده است. شبیه سازی در حالت های خنک سازی و بدون خنک سازی برای روشن و خاموش شدن توربین انجام گرفته و توزیع دمای پره در قالب کانتور ها و منحنی هایی نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد که در هنگام روشن شدن توربین با وجود خنک سازی، بیشینه دما در لبه حمله پره و کمینه دما در سوراخ های خنک سازی سمت فشار اتفاق می افتد. در هنگام خاموش شدن توربین با وجود خنک سازی، در زمان 901 ثانیه بیشینه دما در سوراخ های خنک سازی سمت فشار و کمینه دما در لبه حمله اتفاق می افتد. در زمان 1024 ثانیه در هنگام روشن شدن توربین برای حالت بدون خنک سازی در مقایسه با حالت خنک سازی افزایش دمایی برابر 210، 270 و 480 درجه کلوین به ترتیب برای لبه فرار، سوراخ های سمت مکش و سوراخ های سمت فشار حاصل می شود.