تررسی عملکرد فه گریس از مرکس یک ت رتیه سرمایشی تا استفاد از شثی سازی عذدی

Transcript

1 مکاویک ساز ا ي شار ا/ سال 1395/ دير 6/ شمار 2/ صفح مجله علم ی ژپو هش ی م کانیک سازه اه و شاره اه تررسی عملکرد فه گریس از مرکس یک ت رتیه سرمایشی تا استفاد از شثی سازی عذدی چکیذ 3 *.2 1 محسه ت ىیا م ذی ویلی احمذآتادی ي محسه ثقفیان 1 کارشىاسی ارشذ م ىذسی مکاویک داوشگا صىعتی اصف ان اصف ان 2 داوشیار م ىذسی مکاویک داوشگا صىعتی اصف ان اصف ان 3 داوشیار م ىذسی مکاویک داوشگا صىعتی اصف ان اصف ان تبضید زضیبفت: 1392/2/29 تبضید ثبظ گطی: 1393/5/23 تبضید پصیط: 1395/3/16 زض ایي پػ ف في گطیع اظ هطوع یه ت ضثیي ؾطهبیكی ث ص ضت ػسزی ه ضز ثطضؾی لطاض گطفت زض یه مغ ػولىطزی ثب تبیح تدطثی ه خ ز همبیؿ هیق ز. هكرصبت ػولىطزی في ث ص ضت تدطثی ػجبضت س اظ: ؾطػت ز ضا ی پبضاهتط بی خطیبى زض ض زی ذط خی في. زض ایي ت ضثیي ؾطهبیكی اظ في ثطای ذ ه وطزى ای ض زی ت ضثیي ؾطهبیكی اؾتفبز هیق ز. سف اظ ایي پػ ف ثسؾت آ ضزى ه ح ی ػولىطز في تحلیل خطیبى ؾ ثؼسی زاذل في اؾت. هسل وطزى ض ت ض پ ؾت في ث تطتیت ثب اؾتفبز اظ طم افعاض ت لیس پط وتیب ایدبز قجى ه بؾت ض ی زاه ی ض ت ض پ ؾت في ث تطتیت ثب اؾتفبز اظ طم افعاض ت ضث گطیس ا ؿیؽ هف زض بیت حل ػسزی خطیبى ؾ ثؼسی زاذل في ثب اؾتفبز اظ طم افعاض ؾی اف ایىؽ ا دبم هیق ز. زض ایي طم افعاض هؼبزالت خطیبى تطاون پصیط ثط اؾبؼ ض فكبض هج ب ثب هسل آقفتگی ا تمبل ت ف ثطقی حل هیق ز. ثطای اعوی بى اظ تبیح ػسزی اؾتمالل قجى ه ضز ثطضؾی لطاض هیگیطز. زض بیت تبیح ثسؾت آهس اظ قجی ؾبظی ػسزی ثب تبیح تدطثی همبیؿ هیق ز. همبیؿ كبى هیز س و تبیح ػسزی تدطثی تغبثك ذ ثی زاض س. کلمات کلیذی: قجی ؾبظی ػسزی ؾ ثؼسی في گطیع اظ هطوع ه ح ی ػولىطز ت ضثیي ؾطهبیكی آظهبیف. Pefomance Study of Centifugal Fan of a Cooling Tubine by Numeical Simulation M. Behnia 1, M. Nili-Ahmadabadi 2,*, M. Saghafian 3 1 MSc. Mech. Eng., Isfahan Univ. of Tech., Isfahn, Ian. 2 Assoc. Pof., Mech. Eng., Isfahan Univ. of Tech., Isfahn, Ian. 3 Assoc. Pof., Mech. Eng., Isfahan Univ. of Tech., Isfahn, Ian. Abstact In this study, the centifugal fan of a cooling tubine is numeically investigated and is then comaed with the exeimental esults at a efomance oint. The exeimental efomance chaacteistics of the fan ae as: otational seed and flow aametes at the inlet and outlet of the fan. In this cooling tubine, the fan is used fo cooling of the tubine inlet ai flow. The aims of this study ae obtaining the fan efomance chaacteistics cuve and 3D numeical simulation inside the fan. Roto and case modeling is esectively conducted using Blade Gen and Catia softwae, the gid geneation of the oto domain and fan casing is esectively accomlished by Tubo Gid and Ansys Mesh softwae and finally, 3D numeical solution of flow inside the fan is done by CFX softwae. In the CFX softwae, comessible flow equations ae solved using essue based method with SST tubulence modeling. To veify the numeical esults, gid indeendency is investigated. Finally, the numeical esults ae comaed with the exeimental esults that shows a good ageement. Keywods: 3D Numeical Simulation; Centifugal Fan; Chaateistic Cuve; Cooling Tubine; Exeiment. * یؿ س هؿئ ل تلفي: فىؽ: آزضؼ پؿت الىتط یه: m.nili@cc.iut.ac.i

2 مقذم ت ضثیي ؾطهبیكی یه ت ضثیي ػىؽ الؼولی خطیبى قؼبػی اؾت و ثب یه غ طات ض المبیی ض ی یه قفت صت هیق ز. ت ضثیي بی ؾطهبیكی ػوستب زض ؾیؿتن بی هبیغؾبظی گبظ ب وبضثطز زاض س زضزؾتگب بی هبیغؾبظی ضایح ثطای وب ف فكبض گبظ هبیغ قس اظ قیط بی ا جؿبعی اؾتفبز هیق ز اظ زیسگب تطه زی بهیىی قیط ا جؿبعی ضا هیت اى ثب یه ت ضثیي خبیگعیي وطز ث بثطایي ثب ت لجس یط هیت اى وبى افت فكبض ضا ایدبز وطز. اگطچ ایي خبیگعی ی گب ی ا لبت ػولی اؾت همط ى ث صطف ثطضؾی ب كبى هیز س و ؾجت صطف خ یی زض عی بی الىتطیىی هیق ز ]1[. زض ایي ت ضثیي ؾطهبیكی ث خبی غ طات ض اظ في اؾتفبز هیق ز. ای گطم فكطز و اظ عجمبت هیب ی ووپطؾ ض هح ضی ه ت ض اپیوب گطفت هیق ز لجل اظ ض ز ث ت ضثیي زض یه هجسل حطاضتی ذ ه هیق ز. ؾیبل ؾطز هجسل حطاضتی ت ؾظ في ث زاذل هجسل هىف هیق ز. ایي في وب س یه ووپطؾ ض گطیع اظ هطوع زض ت ضث قبضغض ػول هیو س. زی بهیه ؾیبالت هحبؾجبتی زض عطاحی ت ضث هبقیي ب ثیكتط اظ اثعاض بی ه سؾی زیگط ایفبی مف هیو س. ؾبل- بی ثؿیبضی اؾت و عطاحی یه ت ضثیي یب ووپطؾ ض پیكطفت ثس ى اؾتفبز اظ زی بهیه ؾیبالت هحبؾجبتی غیط لبثل تص ض قس اؾت. زض ز ز گصقت قطوت بی ت ضث هبقی ی اظ زی بهیه ؾیبالت هحبؾجبتی ث ػ اى یىی اظ ض بی اصلی اضظیبثی ػولىطز عطاحی بی خسیس اؾتفبز هیو س ]2[. زض ؾبل بی اذیط عطاحی آ بلیع ػولىطز ت ضث هبقیي ب ثسلیل افعایف لسضت زلت هحبؾجبت ػسزی پیكطفت چكوگیطی زاقت اؾت ]3[. هحممبى ثؿیبضی هب س ثطیوجبؾه ]4[ وطا ض ]5[ اؾل توي وىبضاى ]6[ گ ت وىبضاى ]7[ ثطای عطاحی آ بلیع ػولىطز ت ضث هبقیي ب ض بی ا تگطالی ضا اضائ وطز س. ثؿیبضی اظ ایي ض ب تطویجی اظ یه آ بلیع ػولىطز یهثؼسی ثب یه ض قج ؾ - ثؼسی اؾت. آ ب عطاحی بیی ذ ز ضا ثب اؾتفبز اظ زی بهیه ؾیبالت هحبؾجبتی قجی ؾبظی ػسزی وطز س. اظ همبیؿ تبیح هكب س وطز س و ض بی یهثؼسی قج ؾ ثؼسی تبثیط ا ویت ظیبزی زض عطاحی ت ضث هبقیي ب زاضز. هی گ یبئ زی گ وىبضا ف ]8[ ػولىطز یه ووپطؾ ض گطیع اظ هطوع ضا زض مغ ذبضج عطح ث ص ضت ػسزی ثطضؾی وطز س. زض ایي پػ ف ایي ووپطؾ ض ث ؾیل طمافعاض ؾی 1 اف ایىؽ هسلؾبظی قس. زض ایي هغبلؼ ت ا بیی طمافعاض ؾی اف ایىؽ ثطای پیفثی ی ػولىطز ووپطؾ ض گطیع اظ هطوع زض ضغین بی خطیبى ثب پیچیسگی ثبال ه ضز ثطضؾی لطاض گطفت. تبیح پیفثی ی قس ث ؾیل طمافعاض ؾی اف ایىؽ ثب ا ساظ گیطی بی تدطثی همبیؿ قس س. تبیح كبى زاز ػولىطز ذبضج مغ عطاحی یه ووپطؾ ض گطیع اظ هطوع ضا هیت اى ث ؾیل طمافعاض ؾی اف ایىؽ ثغ ض وبهل زلیك قجی ؾبظی وطز. ی تي ه ضا وىبضا ف ]9[ ووپطؾ ض گطیع اظ هطوع یه ت ضثیي گبظ ثب ت اى 6 ویل ات ضا ثب اؾتفبز اظ وس یهثؼسی فطتطى عطاحی یهثؼسی وطز س ثطای ثطضؾی تبیح حبصل اظ عطاحی یهثؼسی ث قجی ؾبظی ػسزی آى پطزاذت س. آى ب قجی ؾبظی ضا ثب اؾتفبز اظ طمافعاض ؾی اف ایىؽ ا دبم زاز س و هؼبزالت ب یطاؾت وؽ ضا ث ض حدن و تطل حل هی- و س. ثطای حل اظ قجى ای ثب الوبى بی قف خ ی اظ هسل 2 آقفتگی ا تمبل ت ف ثطقی اؾتفبز وطز س و تؼساز مبط حل ثطاثط بحی قس. ثبظز آیع تط پیىی ضا و اظ تبیح عطاحی یهثؼسی قجی ؾبظی ػسزی ثسؾت آ ضز س ث تطتیت ثطاثط %8 %74/5 قس. زض ایي پػ ف في گطیع اظ هطوع یه ت ضثیي ؾطهبیكی ثص ضت ػسزی ه ضز ثطضؾی لطاض گطفت زض یه مغ ػولىطزی ثب تبیح تدطثی همبیؿ هیق ز. ایي ت ضثیي ؾطهبیكی زض ؾیؿتن ت ی ی اؾبظ ه ضز اؾتفبز لطاض هی- گیطز اظ في ثطای ذ ه وطزى ای ض زی ت ضثیي اؾتفبز هیق ز. 2- شثی سازی فه گریس از مرکس زض ایي همبل خطیبى ؾ ثؼسی زاذل في یه ت ضثیي ؾطهبیكی قبهل پ ؾت ض ت ض ل ل ض زی ثص ضت ػسزی ه ضز ثطضؾی لطاض گطفت اؾت. سؾ اثؼبز ض ت ض پ ؾت في ه ضز ظط زض قىل 1 خس ل 1 كبى زاز قس اؾت. الظم ث شوط اؾت و ض ت ض پ ؾت ثغ ض خساگب هسلؿبظی قجى ث سی هیق ز. ه وتطیي ثرف زض قجی ؾبظی ػسزی 1 CFX 2 SST

3 ی ب ی ب 247 خطیبى زاذل یه ت ضث هبقیي هسلؿبظی ایدبز قجى ه بؾت اؾت. پبضاهتط) احس( جذيل 1- اتعاد ىذسی ريت ر ي پ ست فه لغط ض زی پ ؾت )m( لغط ذط خی پ ؾت )m( لغط ض زی زض پبی ض ت ض )m( لغط ذط خی زض پبی ض ت ض )m( لغط ض زی زض ن ض ت ض )m( لغط ذط خی زض ن ض ت ض )m( ع ل هح ضی ض ت ض )m( تؼساز پط ا ساظ ذط خی هؼى ؼ وطزى خ ت خطیبى خ ت چطذف سؾ ض ت ض في هسلؾبظی هیق ز. ثطای هكرص وطزى هؿیط خطیبى ؾیبل هیثبیؿت اصالحبتی ض ی سؾ پ ؾت في ص ضت گیطز و ثب اؾتفبز اظ طمافعاض وتیب هسلؾبظی قس اؾت. قىل 2 سؾ بی ؾ ثؼسی هسلؾبظی قس هطث ط ث ض ت ض پ ؾت في ضا كبى هیز س. /97 /15 /2491 /2491 /3868 /397 /19 8 شکل 2- ىذس ی ريت ر ي پ ست فه مذلسازی شذ شکل 1- ىذس ی ريت ر ي پ ست فه 1-2- ت لیذ ي اصالح ىذس ريت ر ي پ ست فه ثطای اؾتفبز اظ یػگی بی طمافعاض 1 ت ضث گطیس و هرص صب ثطای ایدبز قجى ض ی هسل بی ت ضث هبقی ی عطاحی قس ثبیس اثتسا سؾ ض ت ض في ضا ثب اؾتفبز اظ طمافعاض وطز هسل ت ضث گطیس ثطای ؾپؽ ا تمبل زاز ق ز. قجى ایدبز ث هحیظ 2 ت لیس پط طمافعاض پط بی ض ت ض في هصو ض زض 3 هحیظ وتیب ت ی قس ا س ثب ت خ ث ت ضیحبت ف قالصوط اظ ط عجم یه پط ثبیس خسا اضز هحیظ ت لیس پط ق ز. ثطای ایي ه ظ ض اثتسا یىی اظ پط بی هطث ط ث ض ت ض زض طم افعاض وتیب خسا قس ثب ت خ ث همساض ا ح بی ط پط اظ پبی تب ن تؼسازی همغغ ظز هیق ز. پؽ اظ آهبز قسى پط زض طم افعاض وتیب ثب ا دبم پط ؾ بی الظم پط ب اضز هحیظ ت لیس پط قس ثب اؾتفبز اظ ت ظیوبت ایي هحیظ اظ لجیل ثطضؾی 2-2- ت لیذ شثک ريت ر ي پ ست فه هطحل ی ثؼس اظ ت لیس سؾ قجى ث سی آى اؾت. قجى - ث سی ض ت ض ل ل ض زی في ت ؾظ طمافعاض ت ضث گطیس ص ضت هیگیطز. قجى ث سی ت ؾظ طم افعاض ت ضث گطیس وبهال ث ص ضت ؾبظهبى یبفت اؾت. هعیت قجى ؾبظهبى یبفت ؾطػت وگطایی زلت ثبال زض تط ضیع لبثلیت خ اة بؾت. ایي طمافعاض وطزى قجى ضا زض احیای زاضا اؾت و گطازیبى بی قسیس خ ز زاضز. زض احی اعطاف پط لمی زض عزیىی زی اض ب گطازیبى بی قسیسی خ ز زاضز ث ویي زلیل قجى ثبیس زض ایي احی ضیع تط اظ ؾبیط مبط ثبقس. قجى ث سی پ ؾت في 4 ت ؾظ طمافعاض ا ؿیؽ هف ص ضت هیگیطز. زض ایي طمافعاض ثطای ایدبز قجى ض ی پ ؾت اظ الوبى چ بض خ ی اؾتفبز قس اؾت. ایي طمافعاض لبثلیت ایدبز قجى الی هطظی زض احیای زاضا اؾت و گطازیبى بی قسیس خ ز زاضز. ثطای ایدبز قجى ه بؾت اظ ا ساظ بی هتفب ت ثطای احی هرتلف اؾتفبز قس اؾت. زض قىل 4 3 ثتطتیت قجى ث سی یه لغبع ض ت ض ل ل ی ض زی پ ؾت في كبى زاز قس اؾت. 4 ANSYS Mesh 1 Tubo gid 2 Blade gen 3 Catia

4 248 هؼبزالت ا تمبل ه ه ت م ثب اؾتفبز اظ هسل آقفتگی ا تمبل ت ف ثطقی حل هیق ز ]11[ ]12[. ثب اؾتفبز اظ ض 2 صفح هرتلظ بحی هحبؾجبتی ث ز بحی ؾبوي هتحطن تمؿین هیق ز اظ حطوت ؿجی ثیي احی هرتلف ثطای ا تمبل همبزیط هحبؾج قس ثیي احی اؾتفبز هیق ز. بحی حل زض قىل 5 كبى زاز قس اؾت. شکل 3- شثک تىذی یک قطاع ريت ر ي ل ل ی يريدی فه شکل 5- واحی ی حل 3-2- ريش حل عذدی هحبؾج شکل 4- شثک تىذی پ ست فه پبضاهتط بی هیساى خطیبى زض ت ضث هبقیي ب ثب اؾتفبز اظ زی بهیه ؾیبالت هحبؾجبتی پیچیس اؾت چ ىو خطیبى زاذل ت ضث هبقیي ب ث ػلت پسیس بی خسایف خطیبى خطیبى بی ثب ی خطیبى بی ثطگكتی وچ یي تطاونپصیط هغك ث زى خطیبى ثؿیبض پیچیس اؾت ]1[. خطیبى ؾ ثؼسی زاذل في ثب اؾتفبز اظ طم افعاض ؾی اف ایىؽ ه ضز تحلیل ثطضؾی لطاض هیگیطز. زض ایي طم افعاض هؼبزالت خطیبى تطاون پصیط ثط اؾبؼ ض فكبض هج ب حل 1 هیق ز. گؿؿت ؾبظی هؼبزالت ثطاؾبؼ ض زلت ثبال ا دبم هیق ز. زض ضوي هؼبزل ا طغی هؿتمل اظ هؼبزالت خطم ه ه ت م حل هیق ز. تطم بی ت ف ضی لسظ زض شرایط مرزی قطایظ هطظی ثطای و ی قجی ؾبظی ب زض ازاه آهس اؾت: ثطای زض ض ز قطط هطظی زثی خطهی اػوبل هیق ز و قجی ؾبظی بی هتفب ت تغییط هیو س. ثطاثط 3K وچ یي خطیبى ثس ى چطحف ؾى ى زهبی اؾت. زض ذط ج فكبض اؾتبتیه ثطاثط 11325Pa اؾت. فكبض ؾى ى زض ض ز ذط ج اظ حل ػسزی ثسؾت هیآ س.ی ثطای زی اض بی آزیبثبتیه ؾبوي قطط ػسم لغع ثطای زی اض بی آزیبثبتیه هتحطن ؾطػت ؿجی ثطاثط صفط زض ظط گطفت هیك ز. 3- استقالل شثک ث ع ض ولی حل یه هؿئل زی بهیه ؾیبالت هحبؾجبتی ثبیس هؿتمل اظ قجى ثبقس. اؾتمالل اظ قجى یؼ ی تغییطات خ اة ب ث اظای ضیع تط قسى قجى لبثل صطف ظط ثبقس. یبفتي قجى ث ی و خ اة هؿئل ثطای آى قجى هؿتمل اظ 2 Mixing lane 1 High Resolution

5 ی ب 249 شکل 6- تازد تر حسة تعذاد المان شکل 7- وسثت فشار تر حسة تعذاد المان 4- وتایج اثؼبز ؾل ل بی قجى ثبقس یه اهط وبهال تدطثی اؾت ثب ا دبم هىطض قجى ث سی ثطضؾی تبیح ثسؾت هیآیس. هؼو ال خ ت یبفتي چ یي قجى ای تغییطات خ اة ب ثطحؿت تؼساز گط بی قجى ثطضؾی قس زض ط هطحل تؼساز گط ب ضا افعایف هیز س زض بیت ایي وبض تب خبیی تىطاض هیق ز تب تغییطات ث ا ساظ وبفی و چه ثبقس. زض قجی ؾبظی في خطیبى ثب ؾطػت ز ضا ی 7 ضا سهبى ؿجت فكبض زض قطایظ ز ض ثط زلیم زثی خطهی /4kg/s فكبض اؾتبتیه ذط خی 11325Pa زهبی ول ض زی 3K پبضاهتط بیی ؿت س و ثطای اضظیبثی ؾ قجى هتمب ت وچ یي تؼییي تبثیط ا ساظ قجى ض ی حل ػسزی زض ظط گطفت قس ا س. ایي قطایظ ذبضج اظ مغ عطاحی اؾت. زض خس ل بی 3 2 ث تطتیت تغییطات ثبظز ی آیع تط پیه ؿجت فكبض في ثب افعایف تؼساز الوبى بی قجى هكرصبت قجى ی بیی ایدبز قس ثطای ض ت ض پ ؾت ل ل ض زی في كبى زاز قس اؾت. ثب ت خ ث خس ل 2 همبزیط ذغب و ؿجت قجى ثؿیبض ضیع الوب ی هحبؾج قس قجى ثب تؼساز الوبى یه قجى ی ه بؾت ثطای حل ػسزی اؾت و زض قىل بی 3 4 كبى زاز قس. ثطای ایي قجى همساض + y زض ض ت ض ووتط اظ 5 زض پ ؾت اظ 1/3 تب 55 تغییط هیو س ]13[. وچ یي زض قىل بی 7 6 ثتطتیت تغییطات ثبظز آیع تط پیه ؿجت فكبض في ثب افعایف تؼساز الوبى ضؾن قس اؾت. جذيل 2- تأثیر اوذاز ی شثک تر ريی حل عذدی فه تؼساز الوبى ثبظز )%( 22/3 ؿجت فكبض 1/9 ذغب)%( 2/83-4/2 /566-1/4-1/66 1/6 21/7 21/ بحی پ ؾت ض ت ض ل ل ول جذيل 3- مشخصات شثک ی و ایی فه تؼسازالوبى چ بض خ ی گ ای طهی 713 قف خ ی ثطای اػتجبض ؾ دی تبیح حبصل اظ حل ػسزی زاز آظهبیكگب ی ه خ ز زض یه مغ ػولىطزی ثب ن همبیؿ قس ا س. اذتیبض پبضاهتط بیی و اظ ایي زاز بی آظهبیكگب ی زض اؾت ػجبضت اؾت اظ: ؾطػت ز ضا ی زثی خطهی خطیبى فكبض اؾتبتیه ذط خی ض زی وچ یي زهبی اؾتبتیه ض زی ث بثطایي ثب اػوبل ؾطػت ز ضا ی زثی خطهی خطیبى فكبض اؾتبتیه ذط خی زهبی اؾتبتیه ض زی هغبثك ثب زاز P E+6 2.2E+6 3E+6 3.8E+6 4.6E+6 N E+6 2.2E+6 3E+6 3.8E+6 4.6E+6 N آظهبیكگب ی ثط حل ػسزی ؿجت فكبض اؾتبتیه ثسؾت آهس اظ حل ػسزی ثب زاز تدطثی همبیؿ هیق ز. خس ل 4 همبیؿ حل ػسزی تبیح تدطثی زضصس ذغبی حل ػسزی ضا كبى هیز س. ایي ذغب هوىي اؾت ث

6 25 زض قىل 9 ؿجت فكبض ؾى ى ض ت ض ثسؾت آهس اظ حل ػسزی ثطحؿت زثی خطهی زض ؾطػت ز ضا ی ثبثت كبى زاز قس اؾت. ایي قىل كبى هیز س و ؿجت فكبض ثب افعایف زثی خطهی وب ف ؾطػت ز ضا ی وب ف هییبثس. وچ یي ؿجت فكبض زض ؾطػت ز ضا ی 5 ز ض ثط زلیم زثی خطهی /9 ویل گطم ثط ثب ی ووتط اظ یه قس اؾت چ ى تلفبت ذیلی ظیبز اؾت. ؿجت فكبض ؾى ى ض ت ض فكبض ؾى ى ذط خی ض ت ض ث فكبض ؾى ى ض زی ض ت ض اؾت ث ص ضت ضاثغ ) 3 (تؼطیف هیق ز: P P P t, ex, t, in, )3( زالیلی اظ لجیل ذغب زض ت لیس سؾ زلیك ذغب زض قجى ایدبز قس ع هسل ت ضث ال ؿی ثبقس. وچ یي هیت ا س ث ایي زلیل ثبقس و خطیبى الؼی زض في بپبیب اؾت زض حبلیى ض صفح هرتلظ آى ضا زض ظط ویگیطز. ؿجت فكبض اؾتبتیه ؿجت فكبض اؾتبتیه ذط خی ث فكبض اؾتبتیه ض زی اؾت ث ص ضت ضاثغ )1( تؼطیف هیق ز: P s, ex )1( P s, in P static جذيل 4- مقایس ی وتایج عذدی ي تجرتی فه ؾطػت ز ضا ی) m ( زثی خطهی) kg/s ( زهبی ض زی) K ( فكبض اؾتبتیه ذط خی )Pa( ؿجت فكبض اؾتبتیه ذغب)%( ػسزی 8 /87 438/ /81354 تدطثی / زض قىل 8 ؿجت فكبض ؾى ى في ثسؾت آهس اظ حل ػسزی ثط حؿت زثی خطهی زض ؾطػت ز ضا ی ثبثت كبى زاز قس اؾت. هكب س هیو ین و ؿجت فكبض زض ثؼضی اظ قطایظ ووتط اظ یه اؾت. ایي تبیح كبى هیز س و زض ایي قطایظ افت فكبض زض پ ؾت ثیكتط اظ افعایف فكبض زض ض ت ض في اؾت. ؿجت فكبض ؾى ى في ث ص ضت ضاثغ )2( تؼطیف هیق ز: P P P t, ex t, in )2( شکل 8- وسثت فشار سک ن فه تر حسة دتی جرمی در سرعت ديراوی ثاتت شکل 9- وسثت فشار سک ن ريت ر فه تر حسة دتی جرمی در سرعت ديراوی ثاتت زض قىل 1 ثبظز آیع تط پیه ول ث ول ض ت ض ثط حؿت زثی خطهی زض ؾطػت ز ضا ی ثبثت كبى زاز قس اؾت. هكب س هیق ز و ثب وب ف زثی خطهی ثبظز آیع تط پیه اثتسا افعایف هییبثس اگط زثی اظ یه حسی ووتط ق ز ثبظز هییبثس. زض قىل وب ف 7 یع ثطای ثطذی ؾطػت ب ایي لضی هكب س هیق ز و اگط زثی اظ یه حسی ووتط ق ز ؿجت فكبض وب ف هییبثس. زض ایي بحی ت اى هصطفی في ثطای ایدبز ؿجت فكبض افعایف یبفت ثبػث وب ف ثبظز آیع تط پیه هیق ز. ایي بحی ضا بحی بپبیساض في هی به س. ثبظز آیع تط پیه ول ث ول ض ت ض في ثص ضت ضاثغ )4( تؼطیف هیق ز:

7 251 s, tt, 1 t, ex, ( ) 1 T t, in, t, ex, ( ) 1 T t, in, )4( تبیح كبى هیز س و هبوعیون ثبظز ؾطػت ز ضا ی 5 ویل گطم ثط ثب ی ثطاثط خطهی ث گطفت قس اؾت. ز ض ثط زلیم زثی ض ت ض خطهی في زض /3 %63 قس اؾت ث بثطایي ایي زثی ػ اى زثی خطهی مغ هبوعیون ثبظز زض ظط زض قىل 11 ثبظز آیع تط پیه پ ؾت و كبى ز س افت فكبض زض پ ؾت اؾت ثط حؿت زثی خطهی زض ؾطػت ز ضا ی ثبثت كبى زاز قس اؾت. ایي قىل كبى هیز س و افت فكبض زض پ ؾت ثب افعایف زثی خطهی ؾطػت ز ضا ی افعایف هییبثس. ایي اصغىبوی ثبقس. ثبظز ثسؾت هیآیس. )5( افت ب هوىي اؾت تلفبت ث زلیل آیع تط پیه پ ؾت في اظ ضاثغ )5( 1 c t, ex, t, ex t, ex, زض قىل 12 ضطیت ثبظیبثی فكبض زض پ ؾت و كبى ز س ی افت فكبض اؾتبتیه زض پ ؾت اؾت ثط حؿت زثی خطهی زض ؾطػت ز ضا ی ثبثت كبى زاز قس اؾت. ضطیت ثبظیبثی فكبض زض پ ؾت في اظ ضاثغ )6( ثسؾت هیآیس. C ex, ex t, ex, ex, )6( د یت شکل 1- تازد ی آیسوتريپیک کل ت کل ريت ر فه تر حسة جرمی در سرعت ديراوی ثاتت شکل 11- تازد ی آیسوتريپیک پ ست تر حسة دتی جرمی در سرعت ديراوی ثاتت شکل 11- ضریة تازیاتی فشار در پ ست تر حسة دتی جرمی در سرعت ديراوی ثاتت C m 6m 7m m/m d زض قىل 12 وب ت ض فكبض ؾى ى ؿجی زض ض ت ض في زض همغغ ػو ز ثط هؿیط خطیبى ث اظای زثی خطهی /5 /3 /7 ویل گطم ثط ثب ی زض ز ض 5 ز ض ثط زلیم كبى زاز قس اؾت. فكبض ؾى ى ؿجی كبىز س تلفبت زض ض ت ض في اؾت. هكب س هیق ز و ض ی ؾغح هىكی اظ پبی تب ن خسایف خطیبى افعایف هییبثس. وچ یي ثب ت خ ث همغغ به بؾت پط بی ض ت ض في و ث ص ضت پط فیل بی لج زاض یب غیط ایطف یلی ؿت س هكب س هیق ز و زض توبهی حبلت ب خسایف خطیبى اتفبق هیافتس لی ثب افعایف زثی خطهی اظ قست خسایف وبؾت هیق ز چ ى ثب افعایف زثی

8 252 افعایف هییبثس ثبظز آیع تط پیه ض ت ض ثب افعایف زثی وب ف هییبثس. ث ظط هیضؾس چ ى همبعغ پط غیط آیط زی بهیىی اؾت زض توبهی مبط ػولىطزی خسایف خطیبى خ ز زاضز تلفبت اصغىبوی مف تؼییي و س تطی زض ثبظز زاضز. ثطای كبى زازى تلفبت ض ت ض اذتالف فكبض ؾى ى ؿجی زض ض ت ض ثطحؿت زثی خطهی تطؾین قس و زض قىل 13 كبى زاز قس اؾت. هكب س هیق ز و ثب افعایف زثی خطهی تلفبت زض ض ت ض ثیكتط قس اؾت 5 )الف( 45 4 P t,el m/m d )ب( شکل 13- اختالف فشار سک ن وسثی ريت ر تر حسة دتی جرمی در دير 5 )ج( شکل 12- مقایس ی کاوت ر ای فشار سک ن وسثی در دير 5 ي : الف( 1 ب( 1/67 ج( 2/33 خطهی ت اى ؾیبل ثطای غلج ثط تلفبت پط فیل پط افعایف هییبثس. اظ عطفی چ ى ثب افعایف زثی تلفبت اصغىبوی زض قىل 14 وب ت ض ػسز هبخ ؿجی زض ض ت ض في زض همغغ پط پط ث اظای زثی خطهی /5 /3 /7 ویل گطم ثط ثب ی زض ز ض 5 ز ض ثط زلیم كبى زاز قس اؾت. هكب س هیق ز و ثب افعایف زثی خطهی ػسز هبخ افعایف یبفت چ ى ؾطػت خطیبى ثیكتط هیق ز. ثطای اؾتسالل ایي لضی وب ت ض بی زهبی اؾتبتیه یع زض قىل 15 كبى زاز قس اؾت. وب غ ض و زض قىل 15 هكرص اؾت تفب ت ثیي زهبی اؾتبتیه زض ایي همبعغ بچیع اؾت. وچ یي زض قىل 14 هكب س هیق ز و ثط ض ی ؾغح هىكی گطزاث ای تكىیل قس اؾت و ثب افعایف زثی خطهی افعایف ت اى ؾیبل اظ لسضت ایي گطزاث ون قس وبىع ض و زض قىل 1 هكب س قس زض قىل 16 هكب س ذ ا س قس اظ خسایف خطیبى ض ی ؾغح هىكی

9 ب) ب) 253 وبؾت هیق ز. وچ یي ثب وب ف زثی وب ف هو تن ؾیبل گطزاث بی ثیكتطی زض اثط اذتالف فكبض ثیي بحی پطفكبض بحی ی ون فكبض ایدبز هیق ز. زض قىل 16 ذغ ط خطیبى ؿجی زض ض ت ض في زض همغغ پط ث پط ث اظای زثی خطهی /7 ویل گطم /5 /3 ثط ثب ی زض ز ض 5 ز ض ثط زلیم كبى زاز قس اؾت. هكب س هیق ز و ثب افعایف زثی خطهی اظ خسایف خطیبى ض ی ؾغح هىكی وب ف هییبثس. زض قىل 17 همساض افعایف آ تط پی اؾتبتیه زض ذط خی ض ت ض ث اظای زثی خطهی /7 ویل گطم /5 /3 ثط ثب ی زض ز ض 5 ز ض ثط زلیم كبى زاز قس اؾت. وبىع ض و هكب س هیق ز ثب افعایف زثی خطهی اظ همساض ت لیس آ تط پی وبؾت هیق ز. ػلت ایي ثبظگكت بپصیطی ت لیس آ تط پی ظیبز ای ؿت و وب ف زثی ثبػث افعایف ؿجت فكبض ثبضگصاضی پط وچ یي وب ف هو تن خطیبى ؾیبل هیق ز ث بثطایي ضتىؽ بی لمی ن پط ثب لسضت ثیكتطی اظ ؾوت فكبضی پط ث ؾوت هىكی پط اضز قس ف ش ثیكتطی زاذل هدطای خطیبى ثیي پط ب ذ ا س زاقت. )الف( )الف( ) ) )ج( شکل 14- مقایس ی کاوت ر ای عذد ماخ وسثی در دير 5 ي : الف( 1 ب( 1/67 ي ج( 2/33 )ج( شکل 15- مقایس ی کاوت ر ای دمای استاتیک در دير 5 ي : الف( 1 ب( 1/67 ي ج( 2/33

10 254 )الف( )الف( )ب( )ب( )ج( شکل 16- مقایس ی خط ط جریان وسثی در دير 5 ي : الف( 1 ب( 1/67 ي ج( 2/33 زض قىل بی ثتطتیت ت ظیغ فكبض اؾتبتیه تغییطات هحیغی فكبض اؾتبتیه زض ذط خی ض ت ض ث اظای زثی خطهی /3 ویل گطم ثط ثب ی زض ز ض 5 ز ض ثط زلیم كبى زاز قس اؾت. زض حمیمت ایي قىل ب كبى ز س هیعاى غیط یى اذتی خطیبى ذط خی اظ ض ت ض ؿت س. هكب س هیق ز و خطیبى زض ذط خی ض ت ض ث هیعاى لبثل ت خ ی غیط یى اذت اؾت. )ج( شکل 17- مقایس آوتريپی استاتیک در خريجی ريت ر در دير 5 ي : الف( 1 ب( 1/67 ي ج( 2/33

11 255 صفح قىل 2 ثطزاض بی ؾطػت ضا زض همبعغ ثبال پبییي هیب ی وچ یي زض عزیه ذط خی پ ؾت كبى هیز س. ایي قىل كبى هیز س 2 ثطذ ضز زاذل پ ؾت اتفبق هیبفتس. 1 و پسیس بی ثی ظوی ثطذ ضز خطیبى ثب زی اض بی ثبال پبییي پ ؾت وچ یي ثی ظوی خطیبى تلفبت ظیبزی ایدبز هیو س. و اض وطزى گ ق بی زی اض ثبػث وب ف تلفبت هیق ز. وچ یي ثطذ ضز خطیبى افمی ثب 3 خطیبى ذط خی اظ ض ت ض ثبػث ایدبز تلفبت اذتالط هیق ز. )الف( شکل 18- ت زیع فشار استاتیک در خريجی ريت ر )ب( شکل 19- تغییرات فشار استاتیک خريجی ريت ر در امتذاد محیط )ج( شکل 2- تردار ای سرعت در تخش ای مختلف پ ست الف( مقطع تاال ب( مقطع پاییه ج( وسدیک مقطع خريجی زض قىل 21 ذغ ط خطیبى ؾ ثؼسی زض پ ؾت في زض زثی خطهی /3 ویل گطم ثط ثب ی ز ض 5 ز ض ثط زلیم وبیف زاز قس اؾت. هكب س هیق ز و خطیبى زض پ ؾت 1 Disoganization 2 Incidence 3 Mixing loss

12 وی 256 في ثب چطذف ظیبزی وطا اؾت و ؾجت افعایف اصغىبن هیق ز. زض قىل 22 یع چگ گی ت ظیغ فكبض اؾتبتیه ض ی خساض پ ؾت كبى زاز قس اؾت. ثطای اػتجبض ؾ دی في تبیح حبصل اظ حل ػسزی زاز آظهبیكگب ی ه خ ز زض یه مغ ػولىطزی ثب ن همبیؿ قس س ثب ت خ ث اعالػبت ه خ ز اظ تبیح آظهبیكگب ی ؿجت فكبض اؾتبتیه هؼیبض اػتجبض ؾ دی لطاض گطفت. همبیؿ حل ػسزی زاز بی تدطثی كبى زاز و زضصس ذغبی حل ػسزی ثطاثط 5 زضصس اؾت. تبیح حبصل اظ قجی ؾبظی ػسزی في كبى زاز و ؿجت فكبض في زض اوثط قطایظ ثسلیل تلفبت ظیبزی و زض پ ؾت في خ ز زاضز ووتط اظ یه هیق ز هبوعیون ثبظز ض ت ض في زض ؾطػت ز ضا ی 5 ز ض ثط زلیم زض زثی خطهی 3/ ل گطم ثط ثب ی ثطاثط 63 زضصس هیق ز ثسلیل تلفبت اصغىبوی ثب افعایف ز خطهی ثبظز یث هییبثس ثسلیل به بؾت ث زى پط فیل پ ؾت في وب ف همغغ پط ب زض توبهی حبالت ض ی ؾغح هىكی خسایف پسیس بی في خطیبى اتفبق هیافتس وچ یي زض پ ؾت ثطذ ضز ثی ظوی اذتالط هكب س هیق ز. 6- عالیم شکل 21- خط ط جریان در پ ست فه شکل 22- ت زیع فشار ريی دی ار حلسيوی 5- وتیج گیری زض ایي همبل في گطیع اظ هطوع یه ت ضثیي ؾطهبیكی ثطای ثسؾت آ ضزى ه ح ی ػولىطز في تحلیل خطیبى ؾ ثؼسی زاذل في ثص ضت ػسزی ه ضز ثطضؾی لطاض گطفت زض مغ ػولىطزی ثب تبیح تدطثی ه خ ز همبیؿ قس. پؽ اظ هسل وطزى ض ت ض پ ؾت في ت لیس قجى ه بؾت ثطای اعوی بى اظ تبیح ػسزی اؾتمالل قجى ه ضز ثطضؾی لطاض گطفت زض بیت قجى ثب تؼساز الوبى ثسؾت آهس. زثی خطهی خطیبى) kg/s ( فكبض) Pa ( ؿجت فكبض ؾى ى زهب) K ( تؼساز الوبى عالیم ی واوی ؿجت گطهبی یػ ثبظز زیرو یس پ ؾت ذط خی ض زی ض ت ض آیع تط پیه اؾتبتیه ؾى ى ول ث ول m P T N γ c ex in s t tt 7- مراجع [1] Kanoglu M (2) Cyogenic tubine efficiencies. Math Com Al 5(3):

13 257 [8] Ding MY, Goth C, Kacke S, Robets D (26) CFD Analysis of off-design centifugal comesso oeation and efomance. ASME Tubo Exo. [9] Moua NR, Gutiéez Velásquez EI, Nascimento MAR, Mianda Caillo RA (21) One and theedimensional analysis of centifugal comesso fo 6KW simle cycle gas tubine engine. ASME Tubo Exo, 21-GT [1] Tamm A, Gugau M, Stoffel B (22) Exeimental and 3-D numeical analysis of the flow field in tubomachines, at 1. Intenational Congess on Quality Assessment of Numeical Simulation in Engineeing, Univesity of Concetion. [11] Mente FR, Kuntz M, Langty R (23) Ten yeas of exeience with the SST tubulence model. In: Hanjalic K, Nagano Y, Tummes M (eds) Tubulence, Heat and Mass Tansfe 4. Begell House Inc [12] Mente FR, Langty R, Hansen T (24) CFD simulation of tubomachiney flows vefication, validation and modelling. Euoean Congess on Comutational Methods in Alied Sciences and Engineeing. [13] Salim MS, Cheah SC (29) Wall y+ stategy fo dealing with wall-bounded tubulent flows. IMECS 2. [2] Denton JD, Dawes WN (1998) Comutational fluid dynamics fo tubomachiney design. Whittle Laboatoy. Deatment of Engineeing, Univesity of Cambidge, UK 213: [3] Kouidi S, Asuaje M (25) Numeical modelization of the flow in centifugal um: volute influence in velocity and essue fields. Int J Rotat Mach 3: [4] Paβucke H, Van den Baembussche RA (2) Invese design of centifugal imelles by simultaneous modification of blade shae and meidional contou. In Poc.45th ASME Intenational Gas Tubine and Aeoengine Congess and Exosition, Munich, Gemany. [5] Caveo C (22) A design methodology fo adial tubomachiney. alication to tubines and comessos. In Poc. ASME Fluid Engineeing Division Summe Meeting (FEDSM '2), Monteal, Quebec, Canada, ae FEDSM [6] Sloteman D, Saad A, Cooe P (21) Design of custom um hydaulics using taditional methods. In Poc. ASME Fluid Engineeing Division Summe Meeting (FEDSM'1), New Oleans, La, USA, ae FEDSM [7] Goto A, Nohmi M, Sakuai T (22) Hydodynamic design system fo ums based on 3-D CAD, CFD, and invese design method. J Fluid Eng-T ASME 124(2):