فناوری در مهندسی هوافضا

فناوری در مهندسی هوافضا

مدل‌سازی توزیع جریان هوا در محفظه احتراق توربینی به روش تحلیلی

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجو کارشناسی‌ارشد، گروه جلوبرندگی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 استادیار، گروه جلوبرندگی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
توربین‌های گازی یکی از بزرگترین تجهیزات تولید انرژی، می‌باشند. برای کاهش آلایندگی در توربین های گازی لازم است تا احتراق به خوبی انجام گردد. یکی از راه های دستیابی به این امر، توزیع مناسب هوا در محفظه احتراق توربینی است که موجب می گردد تا احتراق به خوبی انجام گرفته و آلاینده‌ها به حداقل برسند. افزایش سرعت تحلیل توزیع هوا باعث می شود تا طراحان بتوانند با سرعت مناسب و تعداد دفعات تکرار بیشتری به پاسخ مورد نظر خود برسند. در پژوهش حاضر، یک کد یک‌بعدی مبتنی بر نرم‌افزار متلب جهت تحلیل سریع جریان توسعه داده شده است که در کنار توزیع هوای ورودی محفظه احتراق توربینی، پارامتر‌های ترمودینامیکی نظیر فشار و دما درون حلقه و همچنین افت فشار دو سر سوراخ و افت فشار محفظه احتراق توربینی را توسط سه رویکرد متفاوت محاسبه می‌کند. در رویکرد نخست، بافرض ثابت بودن افت فشار دو سر سوراخ میزان ضریب تخلیه توسط مراجع تخمین زده شده میزان نرخ جرمی عبوری محاسبه می‌گردد. در رویکرد دوم، با فرض ثابت بودن میزان افت فشار دو سر سوراخ و ثابت بودن چگالی، مقادیر ضریب تخلیه سوراخ‌ها توسط روابط تجربی به دست آمده و نرخ دبی جرمی سوراخ تعیین می‌گردد. در رویکرد آخر علاوه بر مفروضات رویکرد قبل، جریان تراکم پذیر در نظر گرفته شده و افت فشار درون حلقه نیز محاسبه می‌گردد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد رویکرد سوم نسبت به سایر رویکرد‌ها علاوه بر سرعت حل مناسب از دقت قابل قبولی نیز برخوردار است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Analytical Modeling of Airflow Partitioning in a Gas Turbine Combustion Chamber

نویسندگان English

Amirreza Ahmadi Tonekaboni 1
Masoud Eidi Attarzadeh 2
1 Propulsion Department, Faculty of Aerospace Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Propulsion Department, Faculty of Aerospace Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

Gas turbines are among the largest energy generation systems. To reduce pollutant emissions in gas turbines, the combustion process must be carried out efficiently. One of the most effective ways to achieve this is by ensuring an optimal partitioning of air in the combustion chamber, which promotes complete combustion and minimizes emissions. Accelerating the analysis of airflow partitioning enables designers to reach the desired solution more quickly and perform a greater number of iterative design evaluations.In the present study, a one‑dimensional MATLAB‑based code was developed for rapid flow analysis. In addition to computing the air partitioning within the combustion chamber, the code calculates thermodynamic parameters—such as pressure and temperature—inside the liner, as well as the pressure drop across the holes and within the combustion chamber, using three different approaches.In the first approach, assuming a constant pressure drop across the holes, the discharge coefficient is estimated based on literature values, and the corresponding mass flow rate is calculated. In the second approach, while maintaining the assumption of a constant pressure drop across the holes and constant density, the discharge coefficients are determined through empirical correlations, from which the hole mass flow rate is obtained. In the third approach, in addition to the assumptions of the second approach, the flow is considered compressible, and the pressure drop within the liner is also calculated.The results of this study indicate that, compared with the other approaches, the third approach offers not only a satisfactory computational speed but also a higher level of accuracy.

کلیدواژه‌ها English

Combustion chamber
Analytical code
Aerodynamics
Air Partitioning
Modeling

  • تاریخ دریافت 28 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 21 مهر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 04 آبان 1404