مطالعه عددي پديده سرج با مدل توربولانسي k-εدر كمپرسورهاي جريان محوري

Numerical Study of Surge Phenomenon with k-ε turbulence Model in Axial flow Compressors

كاربرد كمپرسور­هاي محوري در فرآيند­هاي آيروديناميكي به علت وجود ناپايداري جريان سيال در دبي­ هاي جرمي كم، محدود است. از جمله اين ناپايداري‌­ها پديده سرج است. در كار حاضر تحليل سه بعدي غير دائم معادلات ناوير استوكس به كمك نرم افزار فلوئنت در توربو­ماشين­ هاي چند مرحله‌­اي با استفاده از مدل توربولانسي (k −ε) و نوع SKE مطالعه شده است. نتايج نشان دادند اين مدل در مقايسه با انواع معمولي، براي مسائل توربوماشين­ ها داراي دقت بهتر و نرخ همگرايي سريع ­تري است و در بررسي رفتار سيستم تراكمي براي نقاط عملكرد متفاوت كمپرسور، هنگام بروز پديده سرج و تغييرات نوسانات فشار و دبي جرمي با گذشت زمان، دقت قابل قبولي دارد. به طوريكه نرخ متوسط دبي جرمي محاسبه شده براي روتور ناسا 67 در مطالعه حاضر و مدل SKE برابر (kg/s) 34/23 است و داده‌­هاي آزمايشگاهي مقدار (kg/s) 61/34 را نشان مي­ دهد. همچنين مشخص شد كه در شرايط سرج با افزايش دور طراحي نوسانات كاهش زيادي خواهند داشت.

Most Axial compressors performance in aerodynamic applications systems are limited, due to flow instability at low mass flow rate One of these Instabilities is surge phenomena. In the present study, analysis of three-dimensional unsteady Navier-Stokes equations in multistage turbomachinery is studied by Fluent software and (k-ε) turbulence model and SKE The results showed that this model compared with conventional types, to turbomachinery is more accurate and has faster convergence rate. an‎d at investigate the compression system behavior when occurring phenomenon surge and changes of pressure and mass flow rate fluctuations over time, in different parts of the compressor performance is acceptable accuracy. So that the average mass flow rate calculated for the NASA Rotor 67 in the present study and the model SKE equal to 34/23 (kg /s) and laboratory data have shown the value of 34/61 (kg /s). It also became clear that under surge condition, by increasing the design round, vibration will have much decrease.