طراحی و تحلیل تیغه توربین فشار قوی با سه جنس متفاوت تحت بارهای حرارتی و آیرودینامیکی

در شرایط تحریمی صنایع نفت و پتروشیمی، تجهیزات دوار از جمله توربین های گازی به دلیل برخورداری از سطح بالایی از دانش طراحی و تکنولوژی ساخت، همواره در مرکز توجه فعالان و صاحب نظران حوزه های مربوطه قرار داشته است. در فرایندهای مهندسی زمان و دقت دو موضوعی است که نمی توان از آن ها غافل شد. مطالعات اخیر با استفاده از تحلیل اجزا محدود سه بعدی ، سرعت شکست و تغییر شکل ها را به طور نسبتا دقیق پیش بینی کرده ولی عدم اطمینان مدل سازی یک مسئله مهم و غیر قابل اغماض است زیرا احتمال شکست نمونه را تحت تاثیر قرار می دهد. در این پژوهش برای درک عمیق از رفتار پره توربین گازی تحت بارگذاری های آیرودینامیکی و حرارتی، از چهار نوع ماده در خصوصیات ورودی استفاده شده است. تحلیل تنش و تغییرشکل به نحوی طرح ریزی شده است که تاثیرات انرژی، خواص مواد، هندسه و مرز حرارتی در تمام مناطق قطعه بصورت مجزا اعمال شود. با توجه به اهمیت تحقیقاتی ذکر شده در بالا، این کار نه تنها برای تعمیق درک رفتار تیغه توربین معنی دار است، بلکه در ارائه راهنمایی های صنعت برای بهینه سازی فرآیندهای طراحی و ساخت این قطعه نیز مفید خواهد بود. نتایج نشان داد بیشترین تنش ایجاد شده در اعمال بار حرارتی مطلق و در نمونه ساخت افزایشی و آلیاژ پایه نیکل بوده و بیشترین تغییرشکل نیز برای آلومینیوم ۷۰۷۵ رخ داده است. همچنین نتایج پره ساخته شده با نیکل و ساخت افزایشی مشابه هم بوده ولی بدلیل هزینه پایین تر و ماشینکاری کمتر، پره ساخته شده با ساخت افزایشی مقرون به صرفه تر است.

کلیدواژه ها:

تیغه توربین ، متلب ، بار حرارتی ، شبیه سازی ، مدل سازی