شبیه سازی انتقال گرما و توزیع دما روی دیسک های دوار موتور جت

دیسک های دوار در توربین های گاز زمینی و هوایی اعم از توربوجت، توربوفن، توربوپراپ و توربوجت در دماهای بالا، گرادیان های گرمایی شدید و سرعت های زاویه ای بالا کار می کنند. این شرایط کاری به ترتیب منجر به کاهش مقاومت ماده سازنده دیسک، افزایش سطح تنش های حرارتی و ایجاد نیروی گریز از مرکز بزرگ و به دنبال آن افزایش سطح تنش های شعاعی و محیطی می شود. بنابراین تحلیل حرارتی دیسک جهت ایجاد توزیع دما و انتقال گرمای مناسب با ایجاد مکانیزم خنک کاری کارا از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق، مساله دیسک چرخان مطابق با واقعیت مدل می شود. مساله شامل دیسک و حفره چرخان به منظور خنک کاری سطح دیسک در نظر گرفته شده، سپس به کمک حل همزمان معادلات جریان و انرژی در نرم افزار Fluent به صورت عددی شبیه سازی شده است. نتایج توزیع سرعت، انتقال حرارت و توزیع دما به تفصیل توضیح داده شده و کانتورهای توزیع دما و تقریب چندجمله ای برای توصیف دمای دیسک بر حسب شعاع آن برای حالت های مختلف پرواز استخراج می شوند. همچنین یک تحلیل جامع روی پارامترهای موثر بر انتقال گرما و توزیع دمای مساله ارائه می شود. تقریب چندجمله ای پروفیل های دمای دیسک بر حسب سرعت دورانی امکان پیش بینی توزیع دمای دیسک را در هر سرعت چرخشی فراهم می کند. همچنین بر اساس نتایج این تحقیق، بحرانی ترین قسمت دیسک، شعاع بیرونی آن که تحت بیشترین تنش حرارتی-مکانیکی قرار دارد، تشخیص داده شد.

کلیدواژه ها:

دیسک دوار ، تجزیه وتحلیل حرارتی ، شبیه سازی عددی ، انتقال گرما و توزیع دما ، حفره چرخان