تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت در فاصله هوایی بین روتور و استاتور در توربو ژنراتور

همواره از مهمترین عوامل محدود کننده توان خروجی در ماشین های الکتریکی مبحث خنک کاری قطعات آن می باشد. جریان هوا در این ماشین ها عموما مسیر های ورودی به جریان اصلی و خروجی از آن را شامل می شود که اصطلاحاً جت های تزریقی نامیده می شود. در این تحقیق در ابتدا برای آشکار شدن ماهیت تزریق جت عرضی به جریان اصلی از یک هندسه ساده دو بعدی اما شبیه به هندسه اصلی فاصله هوایی توربوژنراتور، مورد بررسی قرار گرفت. سپس با با توجه به طبیعت سه بعدی جت های تزریقی (به دلیل وجود گردابه ها و معادلات سه بعدی جریان آشفته) حل عددی به صورت سه بعدی شبیه سازی شد. حل عددی به روش حجم محدود و به کمک نرم افزارfluent انجام گرفت سپس عدم وابستگی جواب حل عددی به اندازه و تعداد شبکه بررسی شد. به منظور تحلیل میدان جریان و با توجه به طبیعت جت های تزریقی مدل های مختلف آشفتگی به کارگرفته شد و نتایج حاصل با مجموعه کارهای ویتیگ و همکاران مقایسه شد. از آنجا مشخص شد که مدل آشفتگی k-ε استاندارد نسبت به سایر مدل ها پیش بینی بهتری از میدان جریان و پروفیل دما انجام می دهد. در ادامه به منظور بررسی پارامتر های موثر بر میدان جریان و پروفیل دما در فاصله هوایی روتور و استاتور اثر پارامتر هایی هم چون نسبت شار مومنتوم جت به جریان اصلی، پارامتر های هندسی همچون قطر سوراخ، فاصله سوراخ ها نسبت به هم بررسی شد. انتخاب شرط مرزی پریودیک مهمترین شرط مرزی در مطابقت مسیر حرکت جت با واقعیت فیزیکی است. زیرا که گسترش جت را از کنارهها تحت تأثیر قرار می دهد. مشخص شد که افزایش فاصله پریودیک جتها در قطر ثابت باعث افزایش نفوذ جت ها می شود. همچنین افزایش قطر جت ها در فاصله پریودیک ثابت باعث افزایش نسبت دبی شده و نفوذ جت را افزایش می دهد. به منظور نفوذ و اختلاط بهینه در ناحیه رقیق سازی باید از ترکیب دو حالت بالا استفاده کردیعنی یک ردیف جت با قطر زیاد و فاصله پریودیک متناسب با اثر سدکنندگی و سپس یک ردیف سوراخ های با قطر کم و فاصله پریودیک کم.