بهبود عملکرد آیرودینامیکی توربین شعاعی میکروتوربین گاز با به‌کارگیری پره‌های دو انحناء

آقائی طوق, رضا; احمدی, مرضیه; نوبختی, محمدحسن

نوع مقاله : یادداشت تحقیقاتی

نویسندگان

¹ استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران،دانشکده فنی مهندسی، گروه مهندسی هوافضا، تهران، ایران.

² دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات تهران، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی هوافضا،تهران، ایران .

³ استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی ، واحد علوم تحقیقات تهران ، دانشکده مکانیک ، برق و کامپیوتر، تهران، ایران.

چکیده

این مقاله بهبود عملکرد آئرودینامیکی پرة یک توربین شعاعی را گزارش می‌کند و تغییرات اعمالی از بخش ورودی تا انتهای پره را شامل می‌شود. این تغییرات به‌گونه‌ای است که در هر گام کارائی توربین بررسی و در نهایت بهترین حالت انتخاب می‌شود. برای انجام شبیهسازی از نرم‌افزار انسیس CFX استفاده شده است. ابتدا، با استفاده از مدل یکبعدی حالتهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته و حالت برتر انتخاب می‌شود. سپس، با استفاده از حل معادلات حاکم بهصورت سهبعدی، عملکرد توربین طراحی شده ارزیابی می‌شود. با تلفیقی از یک کد محاسباتی و یک روش تجربی، بهترین پروفیل پره جهت کارکرد بهینه بهدست میآید. پارامتر هندسی برای تعریف هندسه پره بهصورت دو انحنایی تعریف شده و برای هر فاکتور چند سطح انتخاب می‌شود. با توجه به تعداد پارامترها و تعداد سطوح در نظر گرفته شده، جدول متعامد مناسب را میتوان انتخاب نمود. سپس، با استفاده از روش طراحی تجربی، هندسة پروفیل پرة بهینه تولید شده و مجدداً با نرمافزار CFX مورد شبیهسازی قرار می‌گیرد. روتور طراحی شدة بهینه بالاترین بازده و توان تولیدی را در مقایسه با روتور اصلی ارائه میدهد، به‌طوری‌که 3/7 درصد افزایش توان خروجی روتور طراحی شده مشاهده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.26764253.1399.4.4.3.7

موضوعات

آئرودینامیک/مکانیک سیالات/آئروآکوستیک/...

مراجع

[1] Pakle, S. and Jiang, K., “Design of Double Curvature Radial Turbine Blades for a Micro Gas Turbine”, Applied Mathematical Modelling, Vol. 67, pp. 529-548, 2019.

[2] Capata, R. and Achille, M., “Design and Optimization of Fuel Injection of a 50 kW Micro Turbogas”, Designs, Vol. 2, No. 2, pp. 14-25, 2018.

[3] Zheng, Y., Hu, D., Cao, Y., and Dai, Y., “Preliminary Design and Off-Design Performance Analysis of an Organic Rankine Cycle Radial-Inflow Turbine Based on Mathematic Method and CFD Method”,. Applied Thermal Engineering, Vol. 112, pp. 25-37, 2017.

[4] Taghavi-Zenouz, R. and Abbasi, S., “Alleviation of Spike Stall in Axial Compressors Utilizing Grooved Casing Treatment”, Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 28, No. 3, pp. 649-658, 2015.

[5] Neshat, M.A., Akhlaghi, M., Fathi, A., and Khaledi,H., “Investigating the Effect of Blade Sweep and Lean in One Stage of an Industrial Gas Turbineʾs Transonic Compressor”, Propulsion and Power Research, Vol. 4, No. 4, pp. 221-229, 2015

[6] Aghaei-Tog, R., Mesgharpoor-Tousi, A., and Soltani, M., “Design and CFD Analysis of Centrifugal Compressor for a Microgasturbine”, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, Vol. 79, No. 2, pp. 137-143, 2007.

[7] Aghaei-Tog, R., Ghaffari, J., Mesgharpoor-Tousi, A., and Boroumand, M., “Numerical Study of the Effects of Blade Angles on the Performance of Centrifugal Impellers”, Journal of Aerospace Mechanics, Vol. 8, No. 2, pp. 93-100, 2012 (In Persian).

[8] Kazuo Matsuura, C.K., Yoshiki, H., Matsuo, E., Ikeda, H.K.N., and Sapkota1, R., “Prototyping of Small-sized Two-dimensional Radial Turbines”, The International Gas Turbine Conference, Tokyo, Japan, 2003.

[9] Afghari, S.M.R, Mostofizade, A., Rezvani, M., and Vaziri, M.A., “One-dimensional Aerodynamic Design of Radial Flow Turbine Impelle”, The First Conference of the Iranian Aerospace Propulsion Association, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran, 2013 (In Persian).

[10] Nikouei, S. and Hasani, B., “Optimization of the Shape of Bifurcated Shells, Using Fully Analyzed Sensitivity Analysis and Using Isogeometric Method”, The 4th National Conference on Mechanical and Aerospace Engineering, Tehran, Iran, 2019 (In Persian).

[11] Zahed, A.H. and Bayomi, N.N.,, “Radial Turbine Design Process", ISESCO JOURNAL of Science and Technology, Vol. 11, No. 19, pp. 9-22, 2015.

فناوری در مهندسی هوافضا

بهبود عملکرد آیرودینامیکی توربین شعاعی میکروتوربین گاز با به‌کارگیری پره‌های دو انحناء

مراجع

مراجع

دوره 4، شماره 4 - شماره پیاپی 15
بهمن 1399
صفحه 21-30

بهبود عملکرد آیرودینامیکی توربین شعاعی میکروتوربین گاز با به‌کارگیری پره‌های دو انحناء

مراجع

مراجع

دوره 4، شماره 4 - شماره پیاپی 15بهمن 1399صفحه 21-30

دوره 4، شماره 4 - شماره پیاپی 15
بهمن 1399
صفحه 21-30