بهینه یابی پروفیل پره ضربه ای برای توربین فراصوت در شرایط پذیرش جزئی

در این پژوهش در راستای بهینه سازی عملکرد توربین، تاثیر تغییر نوع پروفیل پره ی ضربه ای بر عملکرد توربین فراصوت و توزیع جریان در فضای محوری آن بررسی شده است. این توربینها در سامانه توربوپمپ موتورهای سوخت مایع، توربوشارژرها و در مواردی که نیاز به کار ویژه بالا و دبی کم باشد، کاربرد دارند. با وجود دبی جرمی اندک، ارتفاع پره ها و در نتیجه نسبت منظری کوچک است. به منظور کاهش افت های مرتبط با نسبت منظری کم، این توربینها در شرایط پذیرش جزئی به کار میروند؛ یعنی جریان سیال فقط از بخشی از ورودی روتور تزریق میگردد. میزان درجه پذیرش جزئی و نوع پروفیل پره ضربه ای از جمله عوامل موثر بر عملکرد این نوع توربین است. در این کار، ابتدا یک کد طراحی مقدماتی و پیشبینی عملکرد توربین توسعه داده شده و نتایج آن با آزمایشهای تجربی ارزیابی شده است. براساس محاسبات کد طراحی، با استفاده از روش مشخصه ها و روش هندسی⸲ دو نمونه پروفیل دو- بعدی تولید و با استفاده از نرم افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی⸲ در تحلیل عددی سه بعدی به همراه مدل اولیه مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته اند. در این کار مشاهده شد که پارامترهای عملکردی مانند بازده، توان و گشتاور توربین در مدلی که با استفاده از روش مشخصه ها تولید شده بود، نسبت به مدل اولیه، افزایش داشته و در مقابل، افت فشار کاهش پیدا کرده است. تحلیل کلی نتایج، مبین تاثیر بسزای نوع هندسه پروفیل و روشهای طراحی پروفیل پره ضربه ای بر بهبود کارایی توربین است.