طراحي سه‌بعدي آيروديناميكي ايمپلر توربين شعاعي به روش طراحي مستقيم

Three-Dimensional aerodynamic design of a radial in-flow turbine impeller by direct design method

در اين تحقيق طراحي آيروديناميكي ايمپلر توربين جريان شعاعي با استفاده از روش مستقيم در دو مرحله طراحي يك‌بعدي و سه‌بعدي انجام شده و با روشي جديد، هندسه سه‌بعدي پره بدون بكارگيري نرم‌افزارهاي توليد هندسه و تنها با استفاده از كد نوشته شده بدست آمده است. علاوه بر اين با استفاده از اين كد مي‌توان كليه خواص جريان را در نقاط مختلف پره بررسي كرد. روش‌هاي جديدي كه در اين طراحي استفاده شده باعث صرف زمان و هزينه كمتر و دقت بالاتر نسبت به روش‌هاي مستقيم گذشته شده است. در بخش اول، طراحي يك‌بعدي انجام شده است. ورودي‌هاي اين طراحي شامل دما و فشار سكون ورودي، دبي جرمي و نسبت فشار توربين مي‌باشد. در اين طراحي هدف بدست آوردن هندسه پره‌اي با نسبت ابعاد ورودي و خروجي مطابق با مقادير ايده‌ال پيشنهادي از آزمايش‌هاي تجربي است. روش انجام اين طراحي، همگرايي در بازده ايمپلر مي‌باشد. در بخش دوم اين تحقيق طراحي سه‌بعدي به روشي جديد كه شامل طراحي مقدماتي و جزييات مي‌باشد، انجام شده است. در جهت صحه‌گذاري نتايج طراحي يك‌بعدي از نتايج آزمايشگاهي و براي طراحي سه‌بعدي از تحليل عددي استفاده شده است. در تمام اين مراحل، تطابق بسيار خوبي بين نتايج مشاهده مي‌شود.

In this research, the aerodynamic design of a radial inflow turbine impeller is carried out using a direct design Method. This new method consists of 2 steps; one dimensional design and three dimensional design. In this design, the blade 3D geometry is obtained with new method. Moreover flow properties in various blade points can be investigated. The advantages this method in comparison with previous other method is less time & cost consuming and more accuracy. At the first step of the aerodynamic design, 1D design is done. This program’s inputs consists of; stagnation temperature, stagnation pressure, mass flow rate and pressure ratio. The goal of 1-d design is to obtain according to optimum experimental data. This procedure based on impeller efficiency convergence. At the second part of this research, by developing a novel design method, the 3D profiles of blade and impellers will be obtained. To validate of one dimensional design results, experimental results and for three dimensional designs, Computational fluid dynamic (CFD) analysis is used. In all this steps, good agreement is observed.