بررسی عددی تاثیر تعداد پره‌ها بر عملکرد یک کمپرسور توربوشارژر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بزرگمهر قائنات، قائنات، ایران

2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

در این پژوهش، تاثیر تغییر تعداد پره‌های یک کمپرسور توربوشارژربه صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، هندسه‌ی پروانه و حلزونی کمپرسور توربوشارژر گرت T25با استفاده از اسکن سه بعدی تعیین و سپس در نرم افزار انسیسمدل گردیده است. پس از حل میدان جریان در کمپرسور با تعداد پیش فرض 6 پره، تعداد پره‌ها از مقدار اولیه‌ی 6 عدد به 5 عدد تغییر داده وسپس حل عددی برای تعداد 4 و 7 پره تکرار شده است. با کاهش تعداد پره­ها سطح مقطع عبوری جریان افزایش یافته و در نتیجه کمپرسور دیرتر به شرایط شوک می­رسد. بنابر این کمپرسور با تعداد پره کمتر قابلیت عبور جریان با دبی جرمی بیشتری را دارد. از طرفی با افزایش تعداد پره‌ها ضریب لغزش و قدرت انتقال یافته به سیال افزایش یافته، اما قدرت و نسبت فشار با بیشتر شدن تعداد پره‌ها از 6 عدد کاهش می یابد. در یک برآورد کلی نتایج مطالعه حاضر نشان می­دهد که کمپرسور دارای 6 پره در دبی‌های جرمی کمتر که متناظر با نسبت فشارهای بالاتر می‌باشد، دارای بهترین عملکرد می‌‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1]  Katsanis T., Use Of Arbitrary Quasi-Orthogonals For Calculating Flow Distribution In The Meridional Plane Of A Turbomachine, National Aeronauticsand Space Administration, Washington.D.C., 1964.
[2]  Zangeneh M., Hawthrone W. R.,  A Fully Compressible Three Dimensional Inverse Design Method Applicable To Radial And Mixed Flow Turbomachines, Gas Turbine And Aero Engine Congress And Exposition, Belgium, 1990.
[3]  Pitkanen H., Esa h., Reunanen A., Sallinen P., Larjola, J., Computational and experimental study of an industrial centrifugal compressor volute, journal of thermal science, Vol.9, No. 1, pp. 77-84, 2000.
[4]  Hyosung S., Hyungki Sh., Soogab L., Analysis and optimization of aerodynamic noise in a centrifugal compressor, Journal of Sound and Vibration, Vol. 289, pp.  999–1018, 2006.
[5]  طیبی رهنی م.، بیاتی. م.، شبیه سازی عددی جریان داخل کمپرسور یک توربوشارژر، مجله مکانیک و هوا فضا (مکانیک سیالات و هوافضا)، جلد 6، شماره‌ی 1، 1389، صفحه‌ی 1 الی 10
[6]  Kosprdová J., Oldřich, J., The Development of centrifugal turbo compressor stage using CFD, ICHP, Prague, 2008.
[7]  Nili-Ahmadabadi, M., Hajilouy-Benisi, A., Durali, M., Ghadak,F., Investigation of a Centrifugal Compressor and Study of the Area Ratio and TIP Clearance Effects on Performance, Journal of Thermal Science, Vol.17, No. 4, pp. 314−323, 2008.
[8]  Wang, W., Mo, R., Multi-objective aerodynamic optimization design method of compressor rotor based on Isight, Procedia Engineering 15, pp. 3699 – 3703, 2011.
[9]  پورصادق ف.،حاجیلوی ع.، نیلی م.، اصلاح هندسه پروفیل پره‌های کمپرسور گریز از مرکز با استفاده از روش شبه سه بعدی و مطالعات تجربی. دهمین کنفرانس انجمن هوا فضا، تهران، ایران، 1389.
[10]    Wang, Y., Luo, Z., Simulation and performance analysis on centrifugalcompressors of different dimensions and variable operation speed, IEEE conferences, pp. 4400-4403, 2011.
[11]   نیلی م.، پورصادق ف.، شاه حسینی م.، بهبود عملکرد کمپرسور گریز از مرکز با استفاده از روش طراحی معکوس در صفحه نصف‌النهاری و پره به پره، مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، دوره 12، شماره‌ی 2، 1391، صفحه‌ی 109 الی 124
[12]    Xu C., Amano R. S., Meridional Considerations of the Centrifugal Compressor Development, International Journal of Rotating Machinery, Vol. 2012, 2012.
[13]    AbolfazlMoussaviS., HajilouyBenisi A., Durali M., Effect of splitter leading edge location on performance of an automotive turbocharger compressor, Energy, Vol 123, NO 15, pp  511-520, 2017,
[14]    Abdelmadjid C., Mohamed Si-A., Boussad B., CFD Analysis of the Volute Geometry Effect on the Turbulent Air Flow through the Turbocharger Compressor, Energy Procedia, Vol 36,  pp 746-755, 2013,
[15]    Feneley A J., Pesiridis A., MahmoudzadehAndwari A., Variable Geometry Turbocharger Technologies for Exhaust Energy Recovery and Boosting‐A Review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol 71, pp 959-975, 2017
[16]    MarelliS., CarraroC., MoggiaS., CapobiancoM., Effect of Circuit Geometry on Steady Flow Performance of an Automotive Turbocharger Compressor, Energy Procedia, Vol 101, pp 630-637, 2016.
[17]    Batti M., PatelV., Optimization of number of blade in high pressure compressor, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Vol 4, No 6,pp 287-292,  2014
[18]    Chehhata A., Si-Ameur M., Boumeddane.B., Abo-Serie E., Boulahrouz S., Numerical investigation of diffuser solidity effect on turbulent airflow and performance of the turbocharger compressor, Applied and ComputationalMechanics, Vol 10, pp 79–96, 2016
[19]    Perdichizzi A., Savini M., Aerodynamic and geometric optimization forthe design of centr,fugal compressors, International Journal of Heat & Fluid Flow, Vol. 6, No. 11, pp. 49-56, 1985.
[20]    Lebele-Alaw B.T., Hart H.I., Ogaji S.O.T., Probert, S.D., Rotor-blades’ profile influence on a gas-turbine’s compressor effectiveness, Journal of Applied Energy, No. 85, pp. 494–505, 2008.
[21]     Garrett Catalog V4., www.turbobygarrett.com/  2016
[22]    ANSYS CFX release 12.1 solver theory Guide /2016
[23]     Menter F. R. (August 1994), Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications, AIAA Journal, 32 (8): 1598–1605,doi:10.2514/3.12149
[24]    StoodolaA., Steam and Gas turbine, McGraw-Hill, New york, 1927