مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل عددی اثر پوسته با درز نوک پلّه‌ای بر عملکرد یک کمپرسور گریز از مرکز

نویسندگان
دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
در این مقاله، یکی از روش‌های جدید اصلاح پوسته به منظور بهبود عملکرد کمپرسورها مورد بررسی قرار گرفته است. درز نوک پلّه‌ای یکی از روش‌های مناسب اصلاح پوسته کمپرسورهاست که اخیراً کارایی آن در زمینه کمپرسورهای محوری به اثبات رسیده است. در مطالعه حاضر، اثرات درز نوک پلّه‌ای بر بهبود حاشیه استال یک کمپرسور گریز از مرکز، برای اولین بار، به روش عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. شبیه‌سازی به کمک نرم‌افزار فلوئنت و با بهره‌گیری از مدل آشفتگی k-ε صورت پذیرفته است. به‌منظور یافتن هندسه بهینه درز نوک پلّه‌ای، هفت هندسه پوسته مختلف به همراه کمپرسور با پوسته صاف در نظر گرفته شده‌اند. بررسی کانتورهای سرعت و الگوهای خطوط جریان روی صفحات عمود بر راستای جریان و نصف‌النهاری نشان می‌دهد که با ایجاد پوسته با درز نوک پلّه‌ای، جریان نشتی نوک پرّه تضعیف شده و میزان انسداد جریان در گذرگاه اصلی کمپرسور، کاهش پیدا می‌کند. بنابراین درز نوک پلّه‌ای، سبب افزایش محدوده عملکرد پایدار کمپرسور شده و وقوع پدیده استال را به‌تأخیر می‌اندازد. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد که با استفاده از درز نوک پلّه‌ای با ابعاد بهینه، حاشیه استال کمپرسور 38/7% بهبود پیدا می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Computational Analysis of Stepped Tip Gap Casing Effect on Performance of a Centrifugal Compressor

نویسندگان English

reza taghavi zenouz
Ehsan Solki
Hadi Afshari
چکیده English

In this article, one of the new casing treatment methods for improving of compressor performance have been investigated. Stepped tip gap is one of the appropriate methods of casing treatment that its functionality in axial compressors have been proved lately. In the present study, for the first time, effects of stepped tip gap on stall margin improvement of a centrifugal compressor have been evaluated numerically. Simulation has been done using Fluent software and k-ε turbulence modeling. To find the optimum geometry of stepped tip gap, seven casing geometries with one untreated smooth wall were considered. Results of velocity contours and streamlines patterns on various azimuthal and meridional planes showed that by using casing with stepped tip gap, tip leakage flow has been weaken and flow blockage in compressor main passage has been reduced. Hence, stepped tip gap extends the stable operating range of compressor and delays the occurrence of stall phenomenon. Results of present research, shows that by using stepped tip gap with optimum size, stall margin of the proposed compressor was improved by 7.38%.

کلیدواژه‌ها English

Centrifugal compressor
Stall
Stepped Tip Gap
tip leakage flow
Casing Treatment