مدلسازی توربین جریان محوری چند طبقه با استفاده از تحلیل مقدماتی و روش‎های محاسباتی نوین

توربین‎های گاز محوری در موارد گوناگونی از جمله سیکل‎های تولید توان، سیستم‎های انتقال گاز و موتورهای پیشرانش جت‎ها کاربرد دارند. برای پیش‎بینی عملکرد توربین‎های موجود یا برای طراحی توربین‎های جدید، ابزارهای محاسباتی مختلفی مورد نیاز است. مدل‎های ساده کلاسیک جریان، در کنار روابط نیمه‎تجربی آزمایشگاهی، ابزارهای مفید و کم‎هزینه‎ای را برای تعداد محدودی از ساختارهای موجود توربین‎ فراهم می‎آورند. از طرف دیگر، روش‎های دینامیک سیالات محاسباتی(cfd) ، به نسبت دارای قابلیت کاربرد عمومی‎تری هستند، اما در بسیاری از موارد از نظر هزینه محاسباتی مقرون به صرفه نیستند. در این پژوهش ابتدا سعی شده است که روش‎های گوناگون تحلیل عملکرد توربین جریان محوری، از گذشته تا حال مرور شوند. برای بررسی نتایج تحلیل این روش‎ها، تعدادی کد کامپیوتری توسعه داده شده است. این کدها، شامل مدل‎های تحلیل عملکرد یک بعدی، شبه‎ یک‎بعدی و دوبعدی انحنای خطوط جریان(slcm) می‎شوند. از نرم‎افزار تجاری ansys-cfx نیز برای انجام محاسبات مدرن cfd سه بعدی بهره گرفته شده است. دستاورد اصلی این پژوهش، ارائه روشی هیبرید بر مبنای روش انحنای خطوط جریان است که در آن هم از نتایج cfd و هم از داده‎های نیمه‎تجربی آزمایشگاهی، برای تحلیل عملکرد توربین جریان محوری چند طبقه استفاده می‎شود. الگوریتم ارائه شده قابلیت اجرا روی کامپیوترهای شخصی را دارد و به پروفیل‎های استاندارد پره محدود نمی‎شود. نتایج تحلیل دو توربین نمونه توسط روش‎های پیشین و روش هیبرید ارائه شده‎ است. با مقایسه این نتایج، جایگاه هر یک از روش‎ها مشخص شده و همچنین کاربردی بودن روش هیبرید تایید می‎شود. روش پیشنهادی، قابلیت خوبی در تحلیل عملکرد توربین جریان محوری، هم در شرایط طراحی و هم در شرایط خارج از طرح دارد.