بررسی عددی عملکرد محفظه احتراق قوطی-حلقوی در شرایط مختلف عملکردی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسیهوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌‌اشتر، شاهین‌شهر، ایران

2 دانشیار، گروه مکانیک و تبدیل انرژی، دانشگاه صنعتی مالک‌‌اشتر، شاهین‌شهر، ایران

3 استادیار، گروه مکانیک و تبدیل انرژی، دانشگاه صنعتی مالک‌‌اشتر، شاهین‌شهر، ایران

چکیده

در کار حاضر یک قطاع 60 درجه‌ای از محفظه احتراق قوطی-حلقوی مربوط به یک موتور توربوپراپ، مورد بررسی و شبیه‌سازی عددی قرارگرفته است. در اینکار برخلاف کارهای قبلی صورت گرفته، روی شبیه‌سازی احتراق و جریان احتراقی درون محفظه تمرکز شده است و بدین منظور با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، جریان هوای عبوری در اطراف محفظه و جریان احتراقی درون لاینر، با توجه به شرایط مختلف عملکرد موتور، شامل حالت‌های کروز و برخاست، شبیه‌سازی شده و پارامترهای عملکردی مهم از قبیل افت فشار سکون و توزیع دمای خروجی، استخراج گردیده است. به منظور شبیه‌سازی اغتشاش جریان از مدل  و برای جریان احتراقی از مدل اضمحلال اِدی (EDM) استفاده گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که افت فشار محفظه در شرایط مختلف، در محدوده 2 تا 5% بوده و فاکتور الگو نیز در حدود 6/0 می‌باشد. مقایسه این نتایج با داده‌های حاصل از تست‌های جَوی، بیانگر آن است که نتایج بدست آمده، تطابق نسبتا مناسبی با داده‌های حاصل از آزمایش داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Lefebvre AH, Ballal DR. Gas turbine combustion: alternative fuels and emissions. CRC press; 2010 Apr 26.
  • Stuttaford PJ, Rubini PA. Preliminary gas turbine combustor design using a network approach. American Society of Mechanical Engineers; 1996 Jun 10.
  • Y. Jiang, I. Campbell, K. Su. Combustion modeling in a model combustor. Aerospace Power, 2007, 22(5): 694-703.
  • Wang L, Liu J, Wang Y, Fu Z, Weng P. Cooling characteristics of dilution holes in can-type combustor of micro gas turbine. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Power and Energy. 2023 Nov;237(7):1509-25.
  • Wang YM, Qiao WY, Li LJ. Application of Computer Simulation to the design of Aero Engine. Gas Turbine Experiment and Research. 2005;5(18):1.
  • Jones W, Whitelaw JH. Calculation methods for reacting turbulent flows: a review. Combustion and flame. 1982 Jan 1;48:1-26.
  • Oefelin JC, Yang V. Simulation of high-pressure spray field dynamics. Recent advances in spray combustion: Spray combustion measurements and model simulation. 1996;2:263-304.
  • Mostafa AA, Mongia HC. On the modeling of turbulent evaporating sprays: Eulerian versus Lagrangian approach. International Journal of Heat and Mass Transfer. 1987 Dec 1;30(12):2583-93.
  • Bouchard D, Pucher G, Allan WD. Can-Annular Combustion Chamber Surface Temperature Measurements and Damage Signatures at Operationally Representative Conditions. InTurbo Expo: Power for Land, Sea, and Air 2011 Jan 1 (Vol. 54655, pp. 2027-2035).
  • Babu D. Optimization of pattern factor of the annular gas turbine combustor for better turbine life. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2014:30-5.
  • Gouws JJ. Combining a one-dimensional empirical and network solver with computational fluid dynamics to investigate possible modifications to a commercial gas turbine combustor. MSc Thesis, University of Pretoria, 2008 Apr 24;
  • Kotzer C, LaViolette M, Allan W. Effects of combustion chamber geometry upon exit temperature profiles, MSc Thesis, Royal Military College of Canada 2009 Jan 1.
  • W.Skidmore, The influence of gas turbine combustor fluid mechanics on smoke emissions, MSc Thesis, Institute of thecnology Victoria, Australia, Dec 1988.
  • Skidmore FW. Smoke emission tests on series II and Series III allison T56 turboprop engines. Department of Defence, Defence Science and Technology Organisation, Aeronautical Research Laboratories; 1986.
  • Renane R, Allouche R, Laazab S, Nour A. Computations of turbulent non-premixed combustion and 3 modeling of flame wall interaction. Fundamental and Applied Sciences. 2019;11(2):605-22.
  • Jiang LY, Han Y, Zhang Z, Wu X, Clement M, Patnaik P. Hot-streak effect on internally air-cooled nozzle guide vanes and shrouds. The Aeronautical Journal. 2019 Dec;123(1270).
  • Klose G, Schmehl R, Meier R, Maier G, Koch R, Wittig S, et al. Evaluation of Advanced Two-Phase Flow and Combustion Models for Predicting Low Emission Combustors. Engineering for Gas Turbines and Power. 2000 Oct 1;123(4):817–23.
  • Turrell MD, Stopford PJ, Syed KJ, Buchanan E. CFD simulation of the flow within and downstream of a high-swirl lean premixed gas turbine combustor. Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air. 2004 Jan 1
  • Adkins RC, D. Gueroui. An Improved Method for Accurate Prediction of Mass Flows Through Combustor Liner Holes. Engineering for Gas Turbines and Power. 1986 Jul 1;108(3):491–7.
  • Mongia H. C., Recent advances in the development of combustor design tools, 2003, no. AIAA-2003-4495, Huntsville Alabama USA, AIAA/SAE/ASME/ASEE 39th Joint Propulsion Conference, Huntsville, Alabama 2003.
  • Alkabie H. Design methods of the ABB ALSTOM POWER gas turbine dry low emission combustion system. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy. 2000 Jan 1;214(4):293-315.
  • Hu TC, Sze RM, Sampath P. Design and development of advanced combustion system for PW150 turboprop engine. InProceedings of the CASI 45th Annual Conference, Calgary, Alberta, Canada 1998 May.
  • Guy SR, Allan WD, LaViolette M, Underhill PR. Optical patternation of gas turbine fuel sprays during simulated engine operating conditions. Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air. 2009 Jan 1
  • Sharma N, Bachalo WD, Agarwal AK. Spray droplet size distribution and droplet velocity measurements in a firing optical engine. Physics of Fluids. 2020 Feb 1;32(2).
  • Bachalo WD. Spray diagnostics for the twenty-first century. Atomization and Sprays. 2000;10(3-5).
  • Yeoh GH, Yuen KK. Computational fluid dynamics in fire engineering: theory, modelling and practice. Butterworth-Heinemann; 2009 Apr 20.
  • Magnussen BF, Hjertager BH. On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion. InSymposium (international) on Combustion 1977 Jan 1 (Vol. 16, No. 1, pp. 719-729). Elsevier.
  • Li X, Chen Y, Wang P. Further Development of Eddy Dissipation Model for Turbulent Non-Premixed Combustion Simulation. Energies. 2023; 16(13):5043
  • Stiehl B, Otero M, Genova T, Newmyer MK, Ahmed KA, Martin SM. Turbulent Combustion Modeling of a Staged Gas Turbine using Commercial CFD Code. In AIAA Propulsion and Energy 2021.
  • Oberkampf WL, Trucano TG. Verification and validation in computational fluid dynamics. Progress in aerospace sciences. 2002 Apr 1;38(3):209-72.
  • Bauer HJ, Eigenmann L, Scherrer B, Wittig S. Local measurements in a three dimensional jet-stabilized model combustor. American Society of Mechanical Engineers; 1995 Jun 5.
  • J Warnatz, U Maas, RW Dibble. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006.

 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار