بررسی چالش‌های شبیه‌سازی عددی جریان گذر‌صوتی در ردیف پره دو‌بعدی توربوماشین‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

استفاده از مدل­ ردیف پره دوبعدی از جمله ساده‌سازی‌هایی است که برای کاهش حجم شبکه و در نتیجه زمان محاسبات عددی انجام می‌شود. انتخاب مدل کسکید برای راستی‌آزمایی نتایج، مدل‌سازی هندسه کسکید، مدل‌سازی میدان جریان، انتخاب شرایط مرزی مناسب، شبکه­بندی صحیح و انتخاب حلگر توانمند از جمله چالش‌های شبیه­سازی عددی جریان گذرصوتی عبوری از کسکید دو‌بعدی توربوماشین می­باشد. این چالش‌ها منجر به سردرگمی پژوهشگران در شروع فرآیند تحقیق بر روی کسکید گذرصوتی توربوماشین‌ها می‌شود. در این مقاله، این چالش‌ها‌ تشریح شده و راهکارهای مناسب برای هر یک توضیح داده می‌شوند.  نتایج این پژوهش استفاده از الگوریتم کوپل فشارمبنا در جریان گذرصوتی توربوماشین‌ها را توصیه می‌کند. علاوه بر این، لزوم استفاده از شرط مرزی خروجی فشار ثابت در نزدیکی بیشینه راندمان و شرط مرزی دبی خروجی در نزدیکی استال اثبات شده است. عدم امکان کاربرد شرط تناوبی در اکثر کسکیدها از دیگر نتایج این تحقیق است.  

کلیدواژه‌ها


[[1]] Yamamoto S. and  Daiguji H., A numerical method for the transonic cascade flow problem, J. Computers and Fluids, Vol. 19, No. 3, pp. 461-478, 1991.
[[1]] Hu Z., and Zha G., Numerical Study on Flow Separation of a transonic cascade,  Proceedings of  the 42nd Aerospace sciences meeting and exhibit, USA, 2004.
[[1]] McBean I, Simulation of 3-D Dimensional aeroelastic effects in turbomachinery cascades, Ph.D Thesis, Department of Mechanical Engineering, Monash University, 2002
[[1]] Denton J. D., Some limitation of turbomachinery CFD”, Proceeding of ASME Turbo Expo 2010: Power for Land, Sea and Air, Glasgow, 2010
[[1]] Denton, J. D., Lessons from rotor 37,  J. Thermal Science, Vol 6.1, pp. 1-13, 1997.‏
[[1]]  فلاح صالح، قدیری دهکردی بهزاد و حیدری‌نژاد قاسم، بررسی عددی مشخصه‌های آشفتگی جریان در کسکید ثابت و نوسانی فن گذرصوتی، مجله علمی پژوهشی مکانیک مدرس، دوره 14، شماره 16، صفحه 231، فروردین 1393
[[1]]Sieverding C. H., Experimental data on two transonic turbine blade sections and comparison with various theoretical methods, J. Flows in Turbomachinery, Vol. 59, 1973.
[[1]] Carstens V., and Belz J., Numerical Investigation of Nonlinear Fluid-Structure Interaction in Vibrating Compressor Blades, J. Turbomachinery, Vol. 123, pp.402-408, 2001.
][1][ Buffum D. H.  and Capece V. R., King A. J., and  El-Aini E. M., Experimental investigation of unsteady flows at large incidence angles in a linear oscillating cascade,AIAA, 2823,1996.
[[1]] یاری ساکنه مهرداد، شبیه‌سازی عددی جریان تراکم‌پذیر دوبعدی در کسکید توربوماشین با استفاده از روش شبیه‌سازی گردابه‌های جداشده، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، تابستان 1391.
[[1]] Zhou X., Wolf J. M., CFD analysis of unsteady separated transonic oscillation cascade aerodynamics, J. Turbo and Jet Engines, Vol. 21, No. 3, pp.143-153, 2004.
[[1] ] Khaleghi H, Stall  inception  and  control  in  a transonic  fan,  part  A:  Rotating  stall inception, Aerospace Science and Technology, Vol. 41, pp.250-258, 2015.
[[1]] Doi H., Fluid/Structure coupled aeroelastic computations for transonic flows in turbomachinery, Ph.D Thesis, Department of Aeronautics and Aerospace, Stanford University, 2002
[[1]] Forshching H., Aeroelastic Stability of Cascades In Turbomachinery, J. Progress in Aerospace Sciences. Vol. 30, pp. 213-266, 1994.
[[1]] Kelecy F. J., Coupling Momentum and Continuity Increases CFD Robustness, J. ANSYS Advantage, Vol. 2, No. 2, 2008.