بررسی عددی تاثیر نوع پروفیل پره بر عملکرد توربین گازی فراصوت در شرایط پذیرش جزیی

توربین های فراصوت کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف و سامانه های تولید توان از جمله توربین های گازی، پیش رانش فضایی، صنایع حمل و نقل سنگین و غیره دارند. به طور کلی این توربین ها زمانی به کار می روند که با وجود دبی جرمی اندک به کار ویژه زیادی نیاز باشد. می توان در این توربین ها با استفاده از پره های فراصوت ضربه ای کار ویژه بالایی به دست آورد. با وجود دبی جرمی اندک، ارتفاع پره ها و در نتیجه نسبت منظری کوچک است. به منظور کاهش افت های مرتبط با نسبت منظری کم این توربین ها در شرایط پذیرش جزیی به کار می روند؛ یعنی جریان سیال فقط از بخشی از ورودی روتور تزریق می شود. میزان درجه پذیرش جزیی و نوع پروفیل پره ضربه ای از جمله عوامل موثر بر عملکرد این نوع توربین است. هدف کار حاضر بررسی تاثیر انواع پروفیل های پره ضربه ای فراصوت بر عملکرد توربین است. در این کار ابتدا یک کد طراحی مقدماتی و پیش بینی عملکرد توربین توسعه داده شده و نتایج آن با آزمایش های تجربی ارزیابی شده است. براساس محاسبات کد طراحی، تعدادی پروفیل دوبعدی با استفاده از روش های مختلف طراحی پروفیل تولید و به صورت عددی تحلیل و ارزیابی شده اند. سپس، پروفیل هایی که نسبت به مدل اولیه عملکرد بهتری داشته اند در تحلیل عددی سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این کار مشاهده شد که پارامترهای عملکردی مانند بازده، توان و گشتاور توربین در بهترین مدل انتخاب شده نسبت به مدل اولیه هرکدام بیش از 8% افزایش داشته اند. افت فشار سکون نیز حدود 12% کمتر از مدل اولیه است و تحلیل کلی نتایج نشان دهنده کارآیی برتر پروفیل منتخب است.