مدل سازی ناپایداری های آیرودینامیکی جریان در موتورهای هوایی

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه هوایی شهید ستاری، تهران، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه هوایی شهید ستاری، تهران، ایران

چکیده

به­دلیل وجود ناپایداری­های آیرودینامیکی، عملکرد مطلوب کمپرسور­ها تنها در ناحیه محدودی اتفاق می­افتد، لذا دانش بیشتر نسبت به این ناپایداری­ها امری ضروری به­نظر می­رسد. در این تحقیق، ناپایداری آیرودینامیکی کمپرسورها، به روش تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از معادلات پایستاری جرم، ممنتوم و انرژی استفاده شده و پس از یک سری فرضیات، با تشکیل ماتریس مربوط به معادلات و بررسی مقادیر ویژه آن، تأثیر پارامترهای مؤثر در پایداری آیرودینامیکی، مورد ارزیابی قرار می­گیرد.  این روابط در نرم­افزار MATLAB، کدنویسی شده است و با اعمال مشخصات هندسی و خصوصیات جریان تأثیر پارامترها  مهم روی پایداری آیرودینامیکی موتور بررسی شده است. با توجه به نتایج به­دست آمده، مشاهده می­شود که این پدیده هنگامی اتفاق می افتد که کمپرسور قادر به تولید هد کافی برای غلبه بر مقاومت پایین دست خود نمی باشد و یا بطور ساده تر فشار خروجی تولیدی توسط کمپرسور کمتر از فشار پایین دست آن است. در این حالت، یک حرکت رفت و برگشتی (سیکلی) در جریان گاز ایجاد خواهد شد و همینطور ناتوانایی کمپرسور در غلبه بر اغتشاشاتی است که ممکن است پیرامون نقطه عملکرد آن پدید آید، که می‌تواند با عث ایجاد ناپایداری در آن شود. در ادامه اثرات کاهش جریان جرمی عبوری از کمپرسور، افزایش نسبت طول مجرای بالادست کمپرسور به طول داکت پایین­دست آن، افزایش حجم پلنوم و همچنین افزایش سطح مقطع جریان عبوری از کمپرسور  در پایداری سیستم مورد بررسی قرر گرفت. نتایج به­دست آمده، با نتایج حاصل از مطالعات پیشین مقایسه شده و همسویی خوبی بین نتایج مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Farokh.i S., Aircraft Propulsion, John Wiley & Sons,Inc, 2009.
[2] Cohen H., G. Rogers, Saravanamutto H., Gas Turbine Theory, 3rd Edittion, Longman Sciectific and Technical Publications,1987.
[3] McNulty S.G., A Study Of Dynamic Compressor Surge Control Strategies for a Gas Turbine Engine, M.S. Thesis, Department of Aeronautics and Astronautics, MIT, 1993.
[4]Fischer K. and Thoma D., Investigations of the Flow Conditions in aCentrifugal Pump, Transactions of ASME, Vol. 54, pp. 141-155, Nov. 1932.
[5]Greitzer E. M., Surge and Rotating Stall in Axial Flow Compressor: Part 1,Theoretical Compression System Model, and Part 2, Experimental Results and Comparison with Theory, ASME Journal of Engineering for Power Transactions ÷of ASME, Vol. 98, pp. 190-217, April 1976.
[6]Xingen Lu., Wuli Chu., Junqiang Zhu., Zhiting Ton, Numerical and Experimental Investigations of SteadyMicro-Tip Injection on a Subsonic Axial-Flow Compressor Rotor, Hindawi Publishing Corporation International Journal of Rotating Machinery,Volume 2006
[7]Sebghati J. M., Monitoring Axial-Flow Compressor Rotating Stall and Surge, Master’s Thesis, The University of Tennessee, Knoxville, May 1992
[8] Vishwas I., Jimmy T., Niazi S., Numerical Studies of Two Approaches for Surge Control in Axial Compressors, School of Aerospace Engineering Georgia Institute of Technology,Atlanta, 2003.
 [9] Kaplan W., Ch. 2 in Advanced Calculus, 3rd Ed., Adison-Wesley Publishing
co., 1984
[10] Niazi, S., Stein A., and Sankar L.N., Computational Analysis of Stall Control Using Bleed Valve in a High-Speed Compressor, AIAA Paper 2000-3507
[11] Ghafari A., Offer an Improved Model for Investigation of Surge And Rotating Stall in Axial Flow Compressor WithVariable Speed, Proceedings ofThe 9th Conference of Iranian Aerospace Society, Tehran, Iran, February 8-10, 2010.