شبیه سازی و بررسی سه بعدی اثر زبری سطح روی پدیده های سرج و استال بر روی یک مرحله کمپرسور محوری

در پژوهش حاضر، تحلیل عددی سه بعدی اجزاء دوار یک طبقه کمپرسور محوری از یک موتور توربو شفت انجام می پذیرد. تحلیل عددی جریان سه بعدی توسط نرم افزار cfx و حل معادلات rans انجام می شود. حل معادلات جریان تراکم پذیر از روش فشار مبنا و با دقت مرتبه دوم و براساس مدل آشفتگی sst صورت می گیرد. در این پژوهش تاثیر پارامتر زبری روی ناپایداری جریان و بازده سیستم در سرعت هاس دوارنی متفاوت و در مقادیر متفاوت زبری انجام می شود.نتایج حاصل نشان می دهند که با اعمال زبری روی پره های روتور واستاتور، نرخ دبی جرمی بحرانی که در آن پدیده ی استال رخ می دهد و جریان به مرز ناپایداری وارد می شود، کاهش قابل ملاحظه ای را می یابد و ناحیه سرج به تعویق می افتد. اما با اعمال زبری بازده سیستم نسبت به حالت صاف دچار تغییر می شود؛ بدین گونه که در سرعت های دوارنی بالاتری نظیر 38300rpm و 25000rpm ، بازده سیستم کاهش می یابد اما در دورهای پایین تر مانند 15000rpm با اعمال زبری بازده افزایش می یابد که این پدیده به همراه تعویق انداختن ناحیه سرج یک نتیجه بسیار مطلوب برای سیستم مخصوصا سیستم های پروازی تلقی می گردد. این نتایج نشان دادند که یکی از اصلی ترین عوامل ناپایداری کم کردن دبی می باشد. در نتیجه مقادیر متفاوتی از زبری یکنواخت و غیر یکنواخت روی پره های روتور واستاتور بررسی شد. نتایج عددی آشکار کردند که اعمال زبری روی روتور نسبت به استاتور تاثیرات بیشتری روی عملکرد کمپرسور دارد. به ویژه تاثیرات اعمال زبری روی سطح مکش روتور در مقایسه با سطح فشار روتور بالاتر است. علاوه بر آن، تاثیرات دو تابع خطی از زبری خاص در مقایسه با زبری یکنواخت بررسی شد و نتایج مورد بحث قرار گرفتند تا حالت بهینه از لحاض نسبت فشار و بازده به دست آید.