بررسي چالش‌هاي شبيه‌سازي عددي جريان گذر‌صوتي در رديف پره دو‌بعدي توربوماشين‌ها

Investigation of Numerical Simulation Challenges of Transonic Flow in 2D Turbomachines Cascades

استفاده از مدل­ رديف پره دوبعدي از جمله ساده‌سازي‌هايي است كه براي كاهش حجم شبكه و در نتيجه زمان محاسبات عددي انجام مي‌شود. انتخاب مدل كسكيد براي راستي‌آزمايي نتايج، مدل‌سازي هندسه كسكيد، مدل‌سازي ميدان جريان، انتخاب شرايط مرزي مناسب، شبكه ­بندي صحيح و انتخاب حل گر توانمند از جمله چالش‌هاي شبيه­ سازي عددي جريان گذرصوتي عبوري از كسكيد دو‌بعدي توربوماشين مي ­باشد. اين چالش‌ها منجر به سردرگمي پژوهشگران در شروع فرآيند تحقيق بر روي كسكيد گذرصوتي توربوماشين‌ها مي‌شود. در اين مقاله، اين چالش‌ها‌ تشريح شده و راهكارهاي مناسب براي هر يك توضيح داده مي‌شوند. نتايج اين پژوهش استفاده از الگوريتم كوپل فشار مبنا در جريان گذرصوتي توربوماشين‌ها را توصيه مي‌كند. علاوه بر اين، لزوم استفاده از شرط مرزي خروجي فشار ثابت در نزديكي بيشينه راندمان و شرط مرزي دبي خروجي در نزديكي استال اثبات شده است. عدم امكان كاربرد شرط تناوبي در اكثر كسكيدها از ديگر نتايج اين تحقيق است.

The 2D cascade is a simplified model which is used to reduce the grid size and consequently numerical computation time. Selection of cascade model for result validation, modeling of cascade geometry, modeling of flow domain, selection of appropriate boundary conditions, efficient grid generation and solver selection are among challenges of numerical simulation of transonic flow past 2D cascades. This challenges leads to researchers mind confusion. In this paper, these challenges and related appropriate strategies will be explained. Results show that using of coupled pressure based algorithm is an efficient way to simulate of transonic flow in turbomachines. Furthermore, need to using static pressure near peak efficiency and mass flow rate near stall as outlet boundary condition is proven. Impossibility of using periodic condition in most cascades is another results of this research.