تحلیل عددی دوبعدی منقطع (سه بعدی پیوسته) خنک کاری در پره استاتور توربینهای گاز هوایی بر اساس تلفیق تئوری گراف و روش المان محدود

هدف از این مقاله، محاسبات ترموهیدرولیکی خنک کاری در پره‌های استاتور توربین گاز هوایی است، تا از طریق آن بتوان طرح مناسبی برای خنک کاری توربین، از نظر حداکثر دمای ایجاد شده در پره‌های آن را یافت. الگوریتم محاسباتی از سه قسمت اصلی هندسه، هیدرولیک و انتقال حرارت تشکیل شده است. فرآیند کار بر اساس حل معادلات بقاء جرم، مومنتم و انرژی است که قوانین بقاء جرم و مومنتم در قالب قوانین کیرشهف و در تحلیل هیدرولیک و قانون بقاء انرژی بصورت انتقال حرارت در نظر گرفته می‌شود. ابتدا پارامترهای هیدرولیکی هوای خنک کاری داخل سوراخهای پره بر اساس تئوری گراف و به روش تکرار حل می‌گردد که شروع محاسبات آن با توزیع دلخواه دما به صورت حدس اولیه برای هوای خنک کاری و سپس در پایان محاسبه دمای جدید و تکرار مجدد این فرآیند انجام می‌گیرد. شرط همگرایی در حلقه‌های داخل و خارج، ناچیز شدن تغییرات نرخ جریان جرمی است. سپس انتقال حرارت هدایت در پره به روش المان محدود انجام می‌شود و در نهایت انتقال حرارت جابجایی بین هوای روی سطح پره و پره تحلیل می‌گردد. با یک برنامه کامپیوتری محاسبات هندسی، هیدرولیک و المان محدود به روش تکرار حل شده که نتیجه حاصله کانتورهای دمایی در پره استاتور و توزیع جریان جرمی، فشار و دمای هوا در کانالهای خنک کاری‌است. بنابراین کارایی طرح خنک کاری تایید و ماکزیمم دما در منتهی الیه بخش لبه انتهایی پره اتفاق می‌افتد. به منظور بررسی صحت روش محاسباتی در پایان بین نتایج با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه‌ای نیز انجام گرفته است.

Keywords:

توربین گاز هوایی , پره خنک شونده , ترموهیدرولیک , تئوری گراف , المان محدود