اثرات درز نوك پره بر عملكرد يك كمپرسور گريز از مركز

Effects of Blade Tip Clearance Size on Performance of a Centrifugal Compressor

در نظر گرفتن درز نوك در پره‌هاي كمپرسور منجر به ناپايداري و در نتيجه تضعيف عملكرد ايروترمو ديناميكي و مكانيكي كمپرسور مي‌گردد. در مقاله حاضر، اثر ميزان درز نوك پرّه بر عملكرد يك كمپرسور گريز از مركز به ‌ويژه در شرايط نزديك وامانش بررسي شده است. تحقيق حاضر بر روي سامانه آزمون كمپرسور گريز از مركز دانشگاه علم و صنعت ايران صورت پذيرفته است. روش كار مبتني بر تحليل ديناميك سيالات محاسباتي مي‌باشد. در اين مقاله از نرم ­افزار FLUENT براي شبيه­ سازي عددي جريان استفاده شده است. معادلات ميانگين‌گيري‌شده رينولدز در حالت سه‌بعدي و لزج به‌ روش ضمني مرتبه دو بر روي شبكه‌ا‌ي محاسباتي شامل 2.550.000 سلول سازمان‌ يافته شش‌وجهي، حل مي‌شوند. به‌منظور اعتبارسنجي نتايج تحليل عددي، منحني‌هاي عملكرد كمپرسور و توزيع فشار استاتيك روي پوسته اطراف پره‌‌هاي پروانه در دو حالت تجربي و عددي با يكديگر مقايسه شده‌اند. نتايج نهائي داراي تطابق مناسب پاسخ‌هاي عددي با داده‌هاي تجربي هستند. پس از حصول اطمينان نسبت به روش حل عددي، پنج اندازه درز نوك مختلف پره مورد تحليل عددي قرار گرفتند. نتايج نهائي نشان دادند كه ازدياد اندازه درز نوك پره از 1/3 درصد وتر پره در نوك پره به 3/7 درصد وتر پره در نوك پره باعث كاهش ضريب بار و بازده كمپرسور گريز از مركز به ترتيب به ميزان 3/7 درصد و 4/7 درصد مي‌گردد.

Considering tip clearance in compressor blades results in the flow instabilities and leads to weakend aerothermo-dynamical and fluid-dynamical performances. In the present paper, effects of blade tip clearance size on a centrifugal compressor performance especially at near stall condition have been investigated. The current study is carried out on Iran University of Science and Technology centrifugal compressor test rig. The method of investigation is on the basis of computational fluid dynamics technique. In this paper, the Fluent solver package has been used for simulations. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations in three-dimensional and viscous form have been solved by a segregated implicit second-order scheme. The grid consists of 2,550,000 cells with structured hexahedral meshes. To validate the numerical simulation results, overall performance curves and static pressure distribution on the impeller casing were compared with each other in numerical and experimental conditions. The results showed good agreement of numerical results and experimental data. After validating numerical solutions, 5 blade tip clearance size conditions have been investigated numerically. Final results showed that increasing tip clearance size from 1.3 up to 3.7 percent of blade chord lowers the loading factor and efficiency 3.7% and 4.7% respectively.