مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی مفهومی محفظه احتراق متعارف توربین گاز در راستای تخمین انتشار آلاینده‌ها

نویسندگان
1 تهران، بزرگراه آل احمد، دانشگاه تربیت مدرس، دانشیار بخش مهندسی مکانیک
2 دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
طراحی محفظه احتراق همواره به عنوان پرچالش‌ترین بخش طراحی توربین گاز شناخته شده است. در این مقاله بر طراحی مفهومی محفظه احتراق موتورهای هوایی متعارف تمرکز شده است. ضرورت این پژوهش از نیاز مبرم به یک مدل جامع و کارا جهت فراهم کردن سریع داده‌ها در مراحل اولیه فرایند طراحی (طراحی مفهومی و طراحی مقدماتی) نشأت می‌گیرد. در راهکار پیشنهادی طراحی و تخمین عملکرد محفظه احتراق یکپارچه شده است. برای این منظور، یک کد رایانه‌ای بر پایه روندهای طراحی توسعه داده شده است. با استفاده از ابزار طراحی توسعه داده شده، هندسه محفظه احتراق و پارامترهای عملکردی آن حاصل می‌گردد. بر اساس سطح اطلاعات موجود در مراحل اولیه طراحی، روش شبکه رآکتورهای شیمیایی جهت مدل‌سازی احتراق انتخاب شده است. در این راستا، سه مکانیزم شیمیایی مختلف برای سوخت هوایی Jet-A مطالعه گردیده است. علاوه بر این، تبخیر قطرات سوخت مایع و غیریکنواختی مخلوط سوخت و هوا در ناحیه اولیه محفظه احتراق مدل شده است. نتایج حاصل از ابزار طراحی با داده‌های یک محفظه احتراق حلقوی مقایسه شده است که همگرایی قابل قبولی میان ابعاد و آلاینده‌های خروجی نشان داده شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Conceptual Design of ‍Conventional Gas Turbine Combustors Aiming at Pollutants Emission Prediction

نویسندگان English

Fathollah Ommi 1
Zoheir Saboohi 2
1 Tarbiat Modares University, Jalal Ale Ahmad Highway, P.O.Box: 14115-111, Tehran, Iran
چکیده English

The design of combustor has long been the most challenging portion in the design process of a gas turbine. This paper focused on the conceptual design methodology for aircraft combustors. The necessity of this work arose from an urgent need for a comprehensive model that can quickly provide data in the initial phases (conceptual design and preliminary design) of the design process. The proposed methodology integrated the performance and the design of combustors. To accomplish this, a computer code has been developed based on the design procedures. The design model could provide the combustor geometry and the combustor performance. Based on the available inputs data in the initial phases of the design process, a chemical reactor network (CRN) approach is selected to model the combustion with a detailed chemistry. In this way, three different chemical mechanisms are studied for Jet-A aviation fuel. Furthermore, the droplet evaporation for liquid fuel and the non-uniformity in the fuel-air mixture are modelled. The results of a developed design tool are compared with data of an annular engine’s combustor. The results have good agreement with the actual geometry and outputs of engine test rig emissions.

کلیدواژه‌ها English

Gas Turbine Combustor
Conceptual Design
Chemical Reactor Network
Nitrogen Oxides Emission (NOx)
Carbon Monoxide Emission (CO)