بهبود عملكرد آيروديناميكي توربين شعاعي ميكروتوربين گاز با به‌ كارگيري پره‌هاي دو انحناء

Improving the Aerodynamic Performance of Radial Gas Microturbine with Double Curvature Blades

اين مقاله بهبود عملكرد آئروديناميكي پرة يك توربين شعاعي را گزارش مي‌كند و تغييرات اعمالي از بخش ورودي تا انتهاي پره را شامل مي‌شود. اين تغييرات به‌گونه‌اي است كه در هر گام كارائي توربين بررسي و در نهايت بهترين حالت انتخاب مي‌شود. براي انجام شبيه سازي از نرم‌افزار انسيس CFX استفاده شده است. ابتدا، با استفاده از مدل يك­ بعدي حالت­ هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته و حالت برتر انتخاب مي‌شود. سپس، با استفاده از حل معادلات حاكم به ­صورت سه ­بعدي، عملكرد توربين طراحي شده ارزيابي مي‌شود. با تلفيقي از يك كد محاسباتي و يك روش تجربي، بهترين پروفيل پره جهت كاركرد بهينه به ­دست مي­ آيد. پارامتر هندسي براي تعريف هندسه پره به ­صورت دو انحنايي تعريف شده و براي هر فاكتور چند سطح انتخاب مي‌شود. با توجه به تعداد پارامترها و تعداد سطوح در نظر گرفته شده، جدول متعامد مناسب را مي­توان انتخاب نمود. سپس، با استفاده از روش طراحي تجربي، هندسة پروفيل پرة بهينه توليد شده و مجدداً با نرم­ افزار CFX مورد شبيه­ سازي قرار مي‌گيرد. روتور طراحي شدة بهينه بالاترين بازده و توان توليدي را در مقايسه با روتور اصلي ارائه مي­ دهد، به‌ طوري‌ كه 7/3 درصد افزايش توان خروجي روتور طراحي شده مشاهده مي‌شود.

This research aims to improve aerodynamic performance of a radial gas microturbine from input to output, so that the best case can be selected. In this work, ANSYS CFX software was used. First, using onedimensional model, different states were investigated and the best mode was selected. Then, by solving the governing equations, the efficiency of the designed turbine was obtained. This work combines computational work and experimental design to find the best blade profile for optimal operation. The geometrical parameters of rotor blade were considered as variable factors. Four levels were selected for each factor according to Credential references. According to the number of parameters and the number of levels determined, the appropriate orthogonal table can be selected and again numerically simulated with CFX software. The optimally designed rotor offers the highest efficiency and power output compared to the original rotor, such that the output power of the designed rotor is increased by 7.3%.