بررسی عددی اثر اعمال روش کنترل غیرفعال از طریق تغییر هندسه نوک پره بر عملکرد کلی توربین محوری

جریان نشتی نوک پره توربین یکی از عوامل موثر بر کاهش راندمان و عملکرد توربین های محوری است که می تواند موجب تخریب پره های توربین نیز گردد. لذا شناسایی و کنترل جریان نشتی نوک از اهمیت زیادی برخوردار است. در مقاله حاضر به بررسی اثر اندازه درز نوک و اعمال تغییر در شکل نوک پره به عنوان یک روش کنترلی غیرفعال بر ساختار جریان نشتی نوک و عملکرد کلی توربین پرداخته می شود. بدین منظور، تحلیل عددی جریان در یک توربین محوری دو طبقه با استفاده از نرم افزار سی اف ایکس انجام می گردد. به منظور اطمینان از صحت نتایج حاصله، منحنی های عملکرد توربین با نتایج تجربی مقایسه و تطابق خوبی مشاهده گردید. با در نظر گرفتن چهار درز نوک مختلف (از %۰.۵ تا %۳ اسپن پره)، منحنی های عملکرد توربین مورد بررسی قرار می گیرند. مشخص می گردد که افزایش اندازه درز نوک منجر به کاهش راندمان و افزایش افتهای موجود در توربین محوری می گردد. در ادامه به بررسی اعمال روش کنترلی غیرفعال (در دوازده حالت مختلف) از طریق تغییر شکل هندسه نوک پره به نحوی که اندازه درز نوک از لبه حمله تا فرار به صورت متغیرمی باشد. نتایج نشان می دهند که با تغییر شکل هندسی نوک پره، جریان نشتی نوک و بالتبع ورتکس های ایجاد شده تضعیف می گردند که این امر منجر به کاهش ضریب افت رتور می گردد. مشاهده کانتورهای جریان از ایجاد دمای کمتر در منطقه نوک پره به واسطه ایجاد جریان نشتی نوک ضعیف تر خبر می دهد که این امر به خنک کاری پره های توربین کمک می کند.

کلیدواژه ها:

Axial turbine ، tip leakage flow ، passive control ، numerical simulation ، توربین محوری ، جریان نشتی ، درز نوک ، کنترل غیر فعال