مطالعه تجربي تاثير تزريق هوا در از بين بردن استال دوراني در يك كمپرسور محوري

Experimental investigation of air injection effects on rotating stall alleviation in an axial compressor

در اين مقاله، حذف استال دوراني در يك كمپرسور جريان محوري با به كارگيري تزريق هوا در ناحيه نوك رديف پره، به صورت تجربي مطالعه شده است. بدين‌منظور دوازده انژكتور با فواصل يكسان پيرامون پوسته كمپرسور و در بالادست رتور تعبيه گرديدند. در ابتدا بهبود عملكرد كلي كمپرسور از طريق تزريق هوا به ويژه در نقطه استال بررسي شد. سرعت‌ لحظه‌اي جريان در موقعيت‌هاي مختلف شعاعي و محيطي به طور همزمان با استفاده از جريان سنجي سيم داغ اندازه‌گيري شده است. داده‌هاي حاصل از اين اندازه‌گيري‌ها به همراه تحليل‌هاي فركانسي سيگنال، براي توصيف فرايند شكل‌گيري استال و نوسانات جريان القا شده حاصل از آن از يك سو، و فرايند از بين رفتن استال حين اعمال تزريق هوا از سويي ديگر ارائه شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه تزريق مقدار كمي هوا در ناحيه نوك پره قادر به اثرگذاري قابل توجهي بر قابليت افزايش فشار و همچنين حاشيه استال مي‌باشد. تزريق كمتر از 1% از دبي جرمي كلي كمپرسور از طريق انژكتورها، موجب بهبود حاشيه استال تا 9% شده است. تزريق هوا در ناحيه نوك پره‌ه باعث شده تا اثرات مفيد آن در تمام ارتفاع پره گسترش يابد، خصوصا مادامي كه كمپرسور در نزديكي شرايط استال كار مي كند.

Rotating stall alleviation in an axial compressor with deployment of air injection at its rotor blade row tip region has been experimentally investigated. Twelve air injectors had been mounted evenly spaced around the compressor casing upstream the rotor blade row. Initially, improvement of the compressor overall performance has been examined through air injection, especially at stall point condition. Instantaneous flow velocities at various radial and circumferential positions were measured simultaneously utilizing hot wire anemometry. These unsteady results, obtained from these latter measurements together with signal frequency analyses, provided to describe the stall inception process and consequent flow induced fluctuations and also alleviation process of stall during the air injection. Results show that a small amount of air injection at the rotor blade tip region can affect the total pressure rise and specifically can increase the compressor stall margin efficiently. Air injection of less than 1% of the compressor main flow rate through the injectors has caused the stall margin to be improved by 9%. Air injection at the blade row tip has caused its beneficial effects to extend throughout the blade whole span, especially while working at the near stall conditions.