بررسی آثار ناشی از خوردگی سریع پروفیل پره استاتور بر عملکرد کلی توربین گاز محوری پرفشار

پره های توربین های گازی پرفشار در شرایط مختلف کاری، تحت تاثیر عواملی نظیر خوردگی داغ و سایش ذرات در معرض خطر خوردگی سریع قرار میگیرند. به علت بالا بودن دبی جرمی در این توربینها، تغییرات حتی اندک در هندسه پره ها، تاثیر قابل توجهی بر رفتارجریان5 پایین دست و کارایی توربین خواهد داشت. در کار حاضر، پره های ردیف اول که در معرض داغ ترین محصولات احتراق قرار دارند؛ به طور قابل ملاحظهای دچار خوردگی سریع میشوند. به منظور تحلیل رفتار جریان، حل معادله های بقای جرم، مومنتم و انرژی با استفاده از شبیه سازی عددی توربین در محیط نرم افزار صورت گرفته است. در ابتدا، تحلیل عددی سه بعدی مدل اولیه توربین، با هدف مشاهده دقیق میدان جریان انجام شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشهای تجربی موجود اعتبارسنجی شده است. سپس، تغییرات هندسی در پروفیل پره استاتور اعمال شده و توزیع جریان تحت تاثیر این تغییرات، به صورت سه بعدی تحلیل شده است. نتایج نشانداد، بیشترین خوردگی در نقطه ای نزدیک لبه فرار پره استاتور رخ میدهد. تغییر شرایط جریان بالادست روتور در اثر خوردگی، گردابه های رها شده از لبه ی فرار پره های استاتور، جدایش جریان و اثر متقابل بین ردیف پره های دوار و ثابت باعث ایجاد جریان ناپایدار و در نهایت منجر به بارگذاری ناپایدار بر روی پره ها میگردد. نتایج شبیه سازی برای حالت چهارم خوردگی بیش از 4,5 درصد افت در بازده توربین را نشان میدهد. در خارج از نقطه طراحی، با جدایش جریان از سطح پره روتور دمای سکون افزایش یافته است. ایجاد تغییرات شدید دمایی باعث تشدید خوردگی پره های روتور خواهد شد.