مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل عددی اثر دمپر میانی بر الگوی جریان و عملکرد پره‌های کمپرسور گذرصوتی

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 استادیار دانشگاه تربیت مدرس
3 دانشجوی دکترا/ دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
یکی از اهدف مهم و تعیین‌کننده در طراحی کمپرسورهای سرعت بالای موتورهای هوایی کاهش وزن آنها می‌باشد. لازمه رسیدن به این هدف، افزایش قابلیت تولید فشار در هر طبقه مجزای کمپرسور می‌باشد. رایج‌ترین راه برای این منظور استفاده از پره‌ها با نسبت منظری زیاد است. این پره‌های بلند و نازک، در جریان سیال سرعت بالا در معرض ارتعاشات شدید ناشی از ناپایداری‌های آیروالاستیک قرار می‌گیرند. طراحان برای کاهش ارتعاشات مخرب چنین پره‌هایی، پره های مجاور را توسط دمپر میانی به یکدیگر متصل می‌کنند. این دمپرها باعث انسداد جریان و افت کارایی توربوماشین می‌شوند. در مطالعاتی که تاکنون در این زمینه انجام شده است کمتر به اثرات دمپر بر شوک پره، گردابه لبه فرار و حاشیه استال پرداخته شده است. در این مقاله، عملکرد آیرودینامیکی یک کمپرسور در دو حالت، یکی بدون دمپر میانی و دیگری با دمپر میانی بررسی و مقایسه شده است. از طرف دیگر، اثرات شوک بر شکل‌گیری جدایش القاء شده توسط شوک در هر دو مورد بررسی شده است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهند حضور دمپر باعث شده است که بازده آیزنتروپیک کاهش یابد. این دمپر باعث می‌شود که فشار در ناحیه‌ای به وسعت 2.7% طول پره در اطراف دمپر و روی پره به میزان 33% نسبت به حالت بدون دمپر کاهش یابد. همچنین آشفتگی‌های ناشی از دمپر باعث می‌شوند که الگوی گردابه لبه فرار پره به هم بریزد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Study of Mid-Span Damper Effect on the Pattern of Flow and Operation of Transonic Compressor Blades

نویسندگان English

Mahdi Jalalifar 1
Behzad Ghadiri 2
Saleh Fallah 3
2 Tarbiat Modares University
3 Ph.D candidate/Tarbiat Modares University
چکیده English

One of the important purposes of aero-engine high speed compressor design is to decrease its weight. In order to achieve this purpose, it is required to increase the capability of pressure producing in each individual stage of the compressor. The most common way is to use of high pressure aspect ratio blades. These long and thin blades are exposed to serious vibrations in the high speed flow because of the aeroelastic instability. Mechanical designers link adjacent blades by using Mid-span shroud (damper) to decrease the blade destructive vibrations. This dampers cause flow blockage and turbomachine performance loss. In the previous studies, less attention has been done on the effect of damper on blade shocks, trailing edge vortices and near stall condition. In this paper, aerodynamic performance of a compressor with and without mid-span damper has been investigated and compared. On the other hand, the damper effect on the formation and behavior of shock induced separation has been investigated in each two cases. As a result, presence of damper causes an isentropic efficiency reduction. This damper causes 33% pressure loss on the blades in the region of the extent of 2.7% of the blade span around damper. Turbulence due to the presence of damper leads to the distortion of the vortices pattern on training edge.

کلیدواژه‌ها English

"Transonic compressor"
"Mid-span damper"
"Shock induced separation"
"Vortex pattern"
"stall"