محاسبه عددی سه بعدی میدان جریان برای یک توربین گاز یک طبقه در حد صوت در شرایط کارکرد مختلف و بدست آوردن منحنی های مشخصه توربین گاز

توربین و کمپرسور مهمترین اجزا توربین گاز می باشند که عملکرد آنها تاثیر بسیار مهمی بر کارایی سیستم دارد از اینرو تحلیل عملکرد توربین و کمپرسور از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. روش هایی مختلف با هزینه های محاسباتی و دقت های متفاوت برای شبیه سازی توربوماشین ها وجود دارد. یکی از روش های مدلسازی جریان در توربوماشینها، استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی می باشد که در آن تنها نیاز به هندسه و شرایط مرزی بوده و باحل جریان ویسکوز سه بعدی، الگوی جریان و عملکرد توربوماشین تعیین می شود. روش های سه بعدی علیرغم دقت محاسباتی بالا سرعت بسیار کمی دارند از این رو در بسیاری از موارد تحلیل عملکرد نیاز به صرف زمان و هزینه محاسباتی بسیار زیاد دارد. در این پایان نامه یک کمپرسور یک طبقه ترانسونیک ناسا 67 و یک طبقه از توربین هانوفر با استفاده از حل عددی و شبیه سازی جریان با کمک از نرم افزارcfx – ansysمورد بررسی قرار گرفته است. این ابزار قابلیت حل جریان تراکم پذیر سه بعدی با در نظر گرفتن همه ملاحظات مانند مدل های مختلف توربولانس، مدل های مختلف سطح مشترک، اعمال شرایط مرزی دلخواه و... را دارا می باشد. شبکه بندی اصولی، انتخاب مدل های فیزیکی مناسب و شرایط مرزی صحیح از مواردی می باشد که در همگرایی و دقت حل تاثیر بسزایی دارد. از این رو سعی بر آن گردید تا با بررسی اثر هر یک از موارد ذکر شده به حل دقیقی از جریان در توربوماشین دست یافت. مدلسازی کمپرسور و توربین در شرایط مختلف بهره برداری انجام گردیده است و تاثیر نقطه کارکرد بر جریان داخل توربوماشین ها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اهمیت منحنی های مشخصه کارکرد در صنعت و نقش آن در پیشبینی رفتار توربوماشین، در انتها با استفاده از نتایج بدست آمده منحنی های کارکرد این تجهیزات بدست آمده است. جهت اعتباربخشی مدل توسعه داده شده از نتایج تست آزمایشگاهی ناسا و هانوفر استفاده شد و نتایج بدست آمده نشان می دهد که حل عددی تطابق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد.