شبیه سازی و تحلیل لایه نشانی و بارگذاری حرارتی پوشش های سد حرارتی

لزوم عملکرد توربین های گازی در دمای کاری بالا به منظور افزایش بهره وری، منجر به استفاده از پوشش هایی محافظتی به نام پوشش های سد حرارتی جهت محافظت از تجهیزات داخل توربین در برابر بارگذاری های حرارتی نسبتا شدید شده است. اما خود این پوشش ها نیز تحت تاثیر این شرایط مخرب، پس از مدتی از بین می روند. در پژوهش حاضر بر اساس مشخصات ریزساختاری پوشش های سد حرارتی، مدل سازی فرآیند ساخت و ایجاد این پوشش ها به کمک روش اجزاء محدود انجام گرفت. در این مدل سازی ابتدا فرآیند ساخت و ایجاد این پوشش ها به منظور بررسی رفتار ترمومکانیکی این پوشش ها و به دست آوردن میدان دمایی و تنش پسماند موجود در آن ها در حین فرآیند ساخت و پس از پایان آن و خنک سازی تا دمای محیط، شبیه سازی شده است. سپس با اعمال بارگذاری حرارتی و شبیه سازی شرایط کاری واقعی توربین، رفتار حرارتی و مکانیکی این پوشش ها در شرایط کاری ارزیابی گردیده و توزیع میدان دما و تنش موجود در سیستم محاسبه شدند. برخلاف ساده سازی های انجام گرفته در کارهای پیشین و نادیده گرفتن فرآیند ایجاد پوشش ها، این پژوهش روشی برای مدل سازی فرآیند پاشش حرارتی و مطالعه ی رفتار ترمومکانیکی این پوشش ها از ابتدای فرآیند تولید تا پایان آن و سپس اعمال بارگذاری و شبیه سازی شرایط کاری توربین ارایه می کند. نتایج به دست آمده نشان می-دهد که تنش پسماند بیشینه پس از خنک سازی، در سطح مشترک بین زیرلایه و پوشش میانی قرار داشته و مقدار آن نیز در محدوده ی نتایج گزارش شده در کارهای تجربی است