تاثير تغيير نسبت فشار بر مشخصه‌هاي عملكرد يك توربين جريان شعاعي دوقلو با استفاده از مدل‌سازي هندسي و شبيه‌سازي جريان

The effect of pressure ratio variations on performance characteristics of a radial twin entry turbine using geometrical modeling and flow simulation

در اين مقاله تاثير نسبت فشار بر مشخصه‌هاي عملكرد يك توربين شعاعي دوقلو با استفاده از طراحي به كمك كامپيوتر (CAD) و ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) بررسي شده است. ابتدا مدل هندسي مجراهاي عبور سيال در توربين با به‌كارگيري هم‌زمان ابزارهاي اندازه‌گيري و نرم‌افزار طراحي به كمك كامپيوتر ايجاد شده است. به دليل پيچيده بودن هندسه مجراها، از سلول‌هاي چهار وجهي بي‌سازمان براي توليد شبكه در ناحيه محاسباتي استفاده شد. جريان سه بعدي با شرايط پايا، لزج، و تراكم‌پذير با استفاده از روش چارچوب مرجع چندگانه (MRF) حل شد. نمودارهاي مشخصه توربين از پس‌پردازش نتايج شبيه‌سازي جريان به دست آمد. تغييرات پارامتر دبي جرمي، پارامتر گشتاور تحويلي روتور و بازده كل به استاتيك توربين بر حسب نسبت فشار‌هاي مختلف رسم شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه در سرعت دوراني ثابت، افزايش نسبت فشار منجر به افزايش پارامتر نرخ دبي جرمي تا حد خفگي توربين مي‌شود، در حالي كه بازده كل به استاتيك توربين كاهش و گشتاور خروجي توربين افزايش مي‌يابد.

In this paper the effect of pressure ratios on the performance characteristics of a radial twin entry turbine is investigated using computer aided design (CAD) and computational fluid dynamics (CFD). First, geometric models of the turbine flow passages are constructed by simultaneous use of measuring tools and computer aided design software. Because of geometrical complexity of flow passages, tetrahedral cells are used to generate unstructured grid in the computational domain. Three dimensional flow of steady, viscous, and compressible nature is solved by Multiple Reference Frame (MRF) technique. Characteristic curves of the turbine are obtained by post processing flow simulation results. Mass flow parameter, delivered torque parameter and total to static turbine efficiency are plotted against different pressure ratios. Results show that at constant rotational speed, increasing pressure ratio leads to increase in mass flow parameter until choke limit while the total to static efficiency decreases and delivered torque increases.