مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی معکوس مجرای خم 90درجه بین دیفیوزر شعاعی و دیفیوزر محوری یک کمپرسور گریز از مرکز

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی اصفهان
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
در کار حاضر روش طراحی معکوس گلوله-اسپاین بر روی مجرای خم 90 درجه بین دیفیوزر شعاعی و دیفیوزر محوری یک کمپرسور گریز از مرکز، در شرایطی که جریان ورودی به مجرای خم دارای چرخش می‌باشد، توسعه یافته است. فرآیند اصلاح هندسه با ترکیب الگوریتم طراحی معکوس و تحلیل عددی شبه سه‌بعدی به عنوان حلگر جریان انجام شده است. بدین منظور از نرم افزار انسیس سی اف ایکس به عنوان حلگر شبه سه بعدی استفاده و الگوریتم طراحی معکوس توسط برنامه نویسی در این نرم افزار اعمال شده است. جهت مشاهده اثر لزجت جریان بر نرخ همگرایی فرایند اصلاح شکل، تحلیل جریان به دو صورت لزج و غیرلزج انجام شده و در هر حالت تحلیل جریان، طراحی معکوس مجرای خم 90 درجه صورت گرفته است.همچنین اثر سرعت چرخشی بر فرآیند اصلاح هندسه با در نظر گرفتن فشار افزایش یافته به عنوان پارامتر هدف بررسی شده است. قابلیت روش گلوله-اسپاین با انتخاب هندسه‌های متفاوت به عنوان حدس اولیه بررسی گردیدهاست. در پایان به منظور کاهش تلفات در مجرای خم 90 درجه، طراحی آیرودینامیکی مجرای خم با روش گلوله-اسپاین انجام شدهاست. اصلاح هندسه با بهبود توزیع فشار دیواره‌های هندسه موجود و اعمال آن به الگوریتم طراحی معکوس صورت پذیرفتهاست. نتایج بدست آمده بیانگر سرعت همگرایی بالا و پایداری مطلوب روش گلوله-اسپاین در طراحی مجاری با وجود جریان چرخشی لزج می‌باشد. بگونه‌ای که ضریب بازیابی فشار مجرای خم 90 درجه 4 درصد افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Inverse Design of 90-Degree Bend between Radial and Axial Diffuser of a Centrifugal Compressor by Ball-Spine Method

نویسندگان English

Mohammad Shumal 1
Mahdi Nili Ahmadabadi 2
Ebrahim Shirani 1
2 Dept. of Mechanical Engineering, Isfahan Univ. of Tech.
چکیده English

In this research an inverse design algorithm, called ball-spine algorithm (BSA) is developed on a 90-degree bend duct between the radial and axial diffuser of a centrifugal compressor with viscous swirling inflow to bend duct. The shape modification process integrates inverse design algorithm and a quasi-3D analysis code. For this purpose, Ansys CFX software, is used as flow solver and inverse design algorithm is written as a code inside it. Shape modification is accomplished for viscous and inviscid flow to check the effect of viscosity on convergence rate. Also, the effect of swirl velocity in shape modification process is investigated, by considering increased pressure as the target parameter. The algorithm reliability for swirling flow is verified by choosing different initial geometries. Finally, aerodynamic design of the bend duct with BSA is accomplished to reduce losses in 90-degree bend. Shape modification process is carried out by improving the current wall pressure distribution and applying it to the inverse design algorithm. Results show that convergence rate and stability of BSA are favorable for designing ducts with swirling viscous flow. So that, the pressure recovery coefficient of the 90-degree bend duct is 4%increased.

کلیدواژه‌ها English

Inverse Design
90-degree bend
Centrifugal compressor
Ball-Spine algorithm
Swirling viscous flow