شبیه سازی عددی نشست ذرات غبار بر روی تیغه های یک طبقه از کمپرسور توربین گاز

پره های کمپرسور محوری به دلیل نشست ذرات و آلودگی به تدریج دچار تغییر در زبری سطح می شوند؛ پدیده ای که به عنوان کثیفی کمپرسور شناخته می شود و از مهم ترین عوامل کاهش بازده و افزایش افت فشار در موتورهای توربینی به شمار می آید. در این پژوهش، شبیه سازی سه بعدی جریان در استیج (طبقه) ۳۷ ناسا با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت انجام شد و چهار حالت مختلف زبری سطحی شامل سطح صاف، زبری یکنواخت، زبری غیر یکنواخت گسسته و زبری غیر یکنواخت پیوسته با توزیع گاوسی اعمال شده به کمک تابع تعریف شده توسط کاربر، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش زبری سطح در همه حالت ها باعث افت عملکرد کمپرسور می شود، به گونه ای که نسبت فشار کل در هر دو حالت زبری یکنواخت و غیر یکنواخت گسسته نسبت به سطح صاف کاهش یافت و بازده هم دما نیز تحت تاثیر قرار گرفت. در مقابل، حالت زبری غیر یکنواخت پیوسته با توزیع گاوسی ضمن ایجاد افت فشار، کاهش کمتری در بازده نسبت به سایر حالت ها نشان داد و روندی نزدیک تر به شرایط واقعی نشست ذرات و آلودگی ارائه کرد. این نتایج بیانگر آن است که مدل سازی زبری به صورت توزیع گاوسی می تواند رفتار فیزیکی واقعی تری از پدیده کثیفی کمپرسور ارائه دهد و در طراحی بهینه فیلترهای هوای ورودی، زمان بندی شست وشوی کمپرسور و کاهش هزینه های بهره برداری توربین گاز به کار گرفته شود.

کلیدواژه ها:

نشست ذرات بر کمپرسور ، دینامیک سیالات محاسباتی ، زبری غیر یکنواخت ، عملکرد کمپرسور توربین گاز ، فلوئنت