شبيه‌سازي روش‌هاي دائم و غيردائم به‌وسيله ديناميك سيالات محاسباتي و بررسي عددي تغييرات هندسي در يك طبقه توربوماشين جريان محوري

Steady and Unsteady Methods Simulation Using Computational Fluid Dynamics and Numerical Study of Geometrical changes in a stage axial flow Turbomachinery

يكي از اهداف ديناميك سيالات محاسباتي براي تور‌بوماشين‌ها، پيش­بيني عملكرد آ­ن­ها از قبيل نسبت فشار، راندمان و ماهيت جريان عبوري است. در اين پژوهش كه از دو بخش تشكيل‌شده، در بخش اول روش­هاي شبيه‌سازي دائم و غيردائم براي يك طبقه از توربوماشين جريان محوري انجام و نتايج اعتبارسنجي شد. در اين راستا از دو روش عددي دائم شامل روتور يخ‌زده و طبقه و سه روش عددي گذرا شامل گذراي استاندارد، تبديل زمانيو تبديل پروفيل استفاده شد كه روش‌هاي گذرا پيش­ بيني دقيق ­تري را ارائه نمودند. در روش‌هاي گذرا مشاهده شد كه اثرات گذرا شامل دنباله، حباب لبه حمله استاتور و جدايش جريان را مي‌توان با وضوح بيشتري به دست آورد كه اين موارد در روش‌هاي پايا ضعيف ­تر مشاهده شد. به‌منظور حل عددي ميدان جريان از شبكه‌بندي با سازمان و براي مدل‌سازي آشفتگي از مدل توربولانسي انتقال تنش برشي استفاده شد. در بخش دوم مقاله 9 حالت تغيير هندسي از قبيل ايجاد زبري در سطوح تيغه، چرخش‌هاي ساعت‌گرد و پادساعت‌گرد مقاطع فويل، ايجاد شعاع در ريشه تيغه‌ها و ايجاد فاصله محوري بين تيغه‌ها بررسي شد. كه مقدار بازده ي در بهترين حالت 2 درصد افزايش و در بدترين حالت 11 درصد كاهش يافت.

One of the goals of computational fluid dynamics for turbomachinery is the prediction of their performance such as the ratio of pressure, efficiency, and the nature of the flow. In this research, which consists of two parts, in the first part were performed steady and unsteady simulation methods on stage of the axial flow turbomachinery and results validated. In this regard, two numerical steady methods including a frozen rotor and stage, and three transitional numerical methods including standard transitions, time transformation, and profile transformation were used. Transient methods provided a more accurate prediction. In transient methods, it was observed that transient effects including wake, stator leading edge bubble and flow separation can be obtained more clearly, which were found to be weaker in other methods. In order to solve the numerical flow field used of structured grid and SST turbulence model was used for modeling turbulence. In the second part of the paper, 9 changes were investigated to the geometric changes, such as roughness in the blade surfaces, clockwise and counter-clockwise rotation of the foil sections, the creation of radius in the roots of the blades, and create of the axial distance between the blades.