مدل‌سازی و تحلیل عددی عملکرد پره استاتور توربین از دیدگاه قانون دوم ترمودینامیک

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی هوافضا، ایران

2 کارشناس ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی هوافضا، ایران

3 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی هوافضا، ایران

doi
10.22044/jsfm.2021.8498.2928
چکیده

طراحی مناسب پره استاتور توربین کمک شایانی به افزایش عملکرد آن و بازده کلی موتور می‌کند. در این پژوهش به کمک نرم‌افزار فلوئنت تولید آنتروپی محلی و نرخ اگزرژی تخریبی پره استاتور توربین آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. در تحلیل انجام شده آنتروپی تولیدی محلی به دو بخش آنتروپی تولیدی چسبندگی و آنتروپی تولیدی حرارتی تقسیم‌بندی شده و معادلات حاکم به کمک udf داخل نرم-افزار فلوئنت تعریف شده است. بعد از محاسبه آنتروپی تولیدی محلی و مشخص شدن مقدار بازگشت‌ناپذیری‌ها، طبق معادله‌ی گویا-استودلا مقدار اگزرژی تخریبی نیز به کمک روش عددی محاسبه شده است. بررسی نتایج نشان می‌دهد که دو مدل اسپالارت آلماراس و k-ω(SST) بهترین پیش‌بینی ویک پره را انجام داده‌اند. مقدار آنتروپی تولیدی چسبندگی و آنتروپی تولیدی حرارتی به ترتیب 69 و 31 درصد است. مقادیر تولید آنتروپی محلی محاسبه شده با نتایج یک پره‌ی استاتور توربین مقاله معتبر اعتبارسنجی شده که تطابق قابل قبولی در آن مشاهده می‌شود. اگزرژی تخریبی محاسبه شده 281 کیلووات بوده که در محدوده توربین‌گازهای هوایی مدرن برای یک طبقه توربین پرفشار قرار دارد.