نام پژوهشگر: مرضیه نادران طحان

مدل سازی هندسی و شبیه سازی جریان در یک توربین با ورودی شعاعی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه شهید چمران اهواز - دانشکده مهندسی 1391
  مرضیه نادران طحان   سید سعید بحرینیان

از دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیهسازی جریان در اجسام با هندسه ی پیچیده استفاده میشود. هدف تحقیق حاضر نشان دادن فرآیند مدلسازی هندسی و شبیه سازی جریان در یک جسم با هندسه ی پیچیده است. برای دستیابی به این هدف یک توربین با جریان ورودی شعاعی در نظر گرفته شده است. محفظه توربین دارای دو ورودی نامتقارن بوده و روتور آن دوازده پره دارد. مدل سازی هندسی این ماشین دوار با استفاده همزمان از ابزارهای اندازه گیری و نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر انجام شد. ابزارهای استفاده شده برای اندازه گیری شامل کولیس و کمان سنج است. از نرم افزار سالیدورکس برای ثبت داده های اندازه گیری شده و برازش مرزهای مسیر جریان استفاده شد. برای ایجاد فضای محاسباتی مناسب، به دلیل پیچیده بودن هندسه مسیر عبور سیال، از شبکه بی سازمان استفاده شده است. هندسه ی سه بعدی مجراهای مدل شده به نرم افزار تولید شبکه گمبیت منتقل و با شبکه بی سازمان چهاروجهی فضای محاسباتی گسسته سازی شد. در این تحقیق روش حجم محدود به منظور شبیه سازی و حل عددی جریان لزج تراکم پذیر دائمی سه بعدی درون مجراهای توربین انتخاب گردید. از مدل آشفتگی کی- امگااستاندارد که اثرات تراکم پذیری را در نظر می گیرد برای تحلیل سه بعدی جریان استفاده شد. به دلیل وجود ناحیه های ساکن و دوار از روش دستگاه مختصات چندگانه برای گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان استفاده می شود. روی دیواره ها شرط عدم لغزش و در مقطع ورودی توربین فشار و دما معلوم فرض شده است. نتایج شبیه سازی به صورت توزیع سرعت، دمای کل و فشار کل ارائه شده است. همچنین نمودارهای نرخ دبی جرمی، بازده هم انتروپی، گشتاور خروجی روتور و کار مخصوص سیال روی روتور به عنوان نمودارهای مشخصه توربین ارائه شده اند. نتایج نشان می دهند که با افزایش سرعت دورانی روتور در فشار ورودی ثابت، نرخ دبی جرمی کاهش می یابد و بازده هم انتروپی تا نقطه طرح افزایش اما بعد از آن کاهش می یابد.