تحلیل همزمان خنک کاری پره نازل توربین جریان محوری و مقایسه آن با نتایج تجربی

تحقیق حاضر در ارتباط با تحلیل هم زمان سیال و جامد به روی پرده نازل ردیف اول توربین دو طبقه جریان محوری می باشدکه از نظر سیستم خنک کاری در پره های نازل خود بهره گرفته است. سیستم خنک کاری یک پرده نازل از نوع خنک کاری لایه ای می باشد. شبیه سازی سیالاتی و جامداتی با استفاده از نرم افزار ANSYS CFX 14 صورت پذیرفت. پس از انجام شبیه سازی، فعل و انفعالات بین جریان خنک کاری، جریان ورودی از محفظه احتراق به توربین نازل و انتقال حرارت بین جریان سیال و جسم جامد تیغه نازل توربین به دست آمده و توزیع دما و نیز توزیع هوای خنک کاری از سوراخ های پره نازل استخراج گردیده است. نتایج شبیه سازی هم زمان سیال و سازه پره نازل نشان می دهد که جریان خنک کاری به صورت مناسبی در پره توزیع نگردیده است. نتایج شبیه سازی حاکی از آن است که ریشه پره نازل در لبه حمله تیغه دارای دمای بالاتری نست به دیگر نقاط پره بوده و تحت تنش های حرارتی قرار گرفته است.نتایج حاصل از تحلیل هم زمان جامد و سیال به عنوان بار حرارتی به منظور تحلیل استحکامی مورد استفاده قرار گرفته است. نتیجه حاصل از تحلیل استحکامی به صورت توزیع تنش ون میزز که ناشی از بار حرارتی می باشد ارائه شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی عددی سیال و جامد و تحلیل استحکامی با کارکرد توربین در حالت تجربی نشان می دهد که نتایج عددی حاصل در تطابق بسیار خوبی با نتایج تجربی بوده و از آنجایی که ریشه پره نازل دارای دمای بالاتری نسبت به دیگر قسمت های تیغه می باشد و لبه فرار تیغه نیز دارای ضخامت کمتری می باشد، پدیده سوختگی و ذوب پره نازل در این ناحیه اتفاق افتاده است.

کلیدواژه ها:

انتقال حرارت در پره های توربین ، تحلیل همزمان سیال و جامد ، توربین جریان محوری ، خنک کاری لایه ای