شبیه سازی رشد ترک خستگی در تیغه متحرک یک توربین گازی در شرایط بار کامل

امروزه استفاده از توربین های گازی در صنعت تقریباً امری ضروری است، به گونه ای که در بسیاری از صنایع نظیر نیروگاه های تولید برق، موتورهای محرکه هواپیما، صنایع دریایی و حتی علوم پزشکی کاربردهای فراوانی دارند. مکانیزم های آسیب تیغه های ثابت و متحرک این دوربین ها شامل خزش، خستگی و یا تلفیقی از آن ها است که به جوانه زنی و رشد ترک منتهی می شوند. در پژوهش حاضر تحلیل رشد ترک در یک تیپ متحرک ردیف اول توربین گازی سولار از جنس سوپر آلیاژ پایه نیکل IN738LC با استفاده از روش اجزاء محدود توسط نرم افزار آباکوس انجام می گردد. مدل هندسی تیغه به روش اسکن سه بعدی آماده شده و ترکی به طول 0/75 میلی متر در منطقه بحرانی آن اعمال می گردد. با تحلیل تیغه به روش غنی سازی المان ها XFEM ، نحوه رشد ترک در آن با تکمیل شدن بارهای وارد شده شبیه سازی می گردد. تحلیل ها بر اساس سرعت دورانی 15٬000 دور بر دقیقه ( شرایط بار کامل) و با توجه به میدان های دما و فشار حاصل از جریان سیال و نیروهای گریز از مرکز انجام می گردند. تغییرات تنش معادل از لبه حمله تا فرار تیغه در محل اتصال ایرفویل به ویژه مورد ارزیابی قرار گرفت و مقطع بحرانی تیغه گره منطبق بر لبه فرار در محل اتصال ایرفویل به ریشه تعیین شد. ترک در پی بارگذاری انجام شده از هر دو سمت در راستای لبه فرار به سمت نوک تیغه رشد نمود . همچنین این نتیجه به دست آمد که ترک از سمت مکش در راستای ضخامت گسترش یافته و در پایان به سطح ایرفویل در سمت فشار رسید و در آن محل دهانه باز می کند.

Keywords:

تیغ متحرک ردیف اول , تحلیل ترک XFEM , روش اجزاء محدود , غنی سازی المان ها , تحلیل رشد ترک