طراحي و محاسبه شبكه هيدروليكي پره‌هاي خنك‌شونده توربين موتور جت با استفاده از تيوري گراف

The Design and Calculation of Hydraulic Networks of Cooled Turbine Blades of the Jet Engine Using Graph Theory

هدف از اين تحقيق، ارايه متدي جهت طراحي و محاسبات ترموهيدروليكي پره‌هاي استاتور توربين خنك‌شونده موتورهاي توربين گازي به منظور بررسي اثربخشي طرح خنك‌كاري مي‌باشد. يكي از روش‌هاي تحليل سيستم خنك‌كاري پره‌ها بر اساس استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) مي‌باشد. روش ديگري كه در اين تحقيق ارايه مي‌شود استفاده از روش شبكه‌بندي هيدروليكي به منظور دستيابي به ميزان توزيع دبي هواي خنك‌كاري در پره خنك‌شونده مي‌باشد. مزيت اين روش كاهش شديد زمان محاسبات و كاربرد آن در اشكال پيچيده هندسي است. با تعيين توزيع دبي هواي خنك‌كاري در كانال‌هاي دروني مي‌توان ضريب انتقال حرارت را در سطوح داخلي پره محاسبه نمود. روش حل شبكه هيدروليكي بر اساس تيوري گراف استوار مي‌باشد. بدين ترتيب كه در ابتدا شبكه هيدروليكي متناسب با پره خنك‌شونده ايجاد شده، سپس اين شبكه با يك شبكه الكتريكي شبيه‌سازي مي‌شود. سپس با استفاده از قوانين كيرشهف جريان داخل شبكه هيدروليكي يا همان دبي‌ها در كانال‌هاي خنك‌شونده با استفاده از كد كامپيوتري تهيه شده محاسبه مي‌شوند. در خاتمه جهت راستي‌آزمايي روش ارايه‌شده از يك پره كه توزيع دبي هواي خنك‌كاري در كانال‌هاي ورودي و سوراخ‌هاي خروجي آن معلومند استفاده و نتايج با هم مقايسه شده است.

The purpose of this research is to present a new way to design and calculate the thermo hydraulic of stator blade of cooled Turbine to examine the effectiveness of cooling system. One of the methods of analyzing the cooling system of the blades is based on using Dynamic fluid calculation (CFD). Another way is hydraulic network in order to distribute the coolant airflow in the internal surface of the turbine blade. The advantage of this method is to reduce the time duration for calculation and its usage in complex geometric figures. Along with determination of the coolant air distribution we will be able to calculate the convection heat transfer coefficient in the internal surface of the blades. The calculation of the hydraulic network is based on graph theory. In this way first, the hydraulic network with coolant blade is created. Next, this network is simulated with an electrical network, and then the hydraulic network flow in the cooling canals systems along with computer codes is calculated by Kirishov rules and finally, in order to prove the validity of the given method, we can use a blade which the distribution of its cooling air into the input and output canals are seen and then the last result should be compared.