بررسي عددي تأثير زاويه پره هاي تنجار يك پرخوران بر عملكرد آن

Numerical investigation of the effect of a turbocharger compressor blades angle on its performance

افزايش توان، افزايش بازده و كاهش مصرف سوخت موتورهاي احتراق داخلي هم به جهت صرفه جويي و هم به منظور كاهش آلاينده­ها، كانون توجه تمامي خودروسازان مي­باشد. از همين رو بهره­گيري از توربوشارژر، كه با استفاده از انرژي گازهاي خروجي به افزايش توان موتور در حجم ثابت كمك مي­كند، بطور گسترده در صنعت خودروسازي مورد توجه قرار گرفته است به طوري كه مطالعه و بررسي عملكرد توربوشارژرها مورد علاقه صنعت خودرو مي­باشد. در كار حاضر تاثيرات تغيير زاويه پره‌هاي يك كمپرسور توربوشارژر بر عملكرد آن به كمك روش عددي مطالعه شده است. براي اين منظور ابتدا هندسه‌ي پروانه و حلزوني كمپرسور توربوشارژر گرت T25 با استفاده از اسكن سه بعدي تعيين شده، و سپس در نرم افزار Ansys مدل مي­گردد. نتايج بدست آمده نشان مي­دهد كه با افزايش و كاهش زاويه‌ي ورودي پره در لايه‌ي ريشه تغيير كمي در نسبت فشار كل كمپرسور مشاهده شد، در حاليكه افزايش اين زاويه در لايه‌ي شرود به دليل تاثير بيشتر بر سرعت‌ها باعث افزايش انرژي انتقال داده شده به سيال مي‌شود. با افزايش 9 درجه‌اي اين زاويه در دبي جرمي kg/s 0/122، بازده‌ي آيزنتروپيك و نسبت فشار كل به ترتيب 1/67 و 1/7 درصد نسبت به كمپرسور اوليه افزايش مي يابند. تغيير زاويه‌ي پرهي در خروجي بيشترين تاثير را در عملكرد كمپرسور مي‌‌گذارد با كاهش 9 درجه‌اي اين زاويه در دبي جرمي kg/s 0/124 بازده‌ي آيزنتروپيك و نسبت فشار كل به ترتيب 1/12 و 3/43 درصد نسبت به كمپرسور اوليه افزايش مي يابند. در نهايت با استفاده از زوايايي كه در آن‌ها حداكثر بازده و نسبت فشار به ازاي كمترين دبي جرمي، حاصل مي‌شود، پروانه‌اي جديد طراحي گرديد. نتايج حاصل از تحليل كمپرسور نهايي نشان دهنده‌ي تغيير محدوده‌ي دبي جرمي كاركرد در مقايسه با كمپرسور اوليه مي‌باشد. در دبي جرمي يكسان با كمپرسور اوليه، مقادير متوسط بازده‌ي آيزنتروپيك و نسبت فشار كل كمپرسور نهايي به ترتيب 6/52 و 6/68 درصد و قدرت مصرفي كمپرسور 6/19 درصد افزايش مي­يابد.

Power increase, efficiency improve and reduce of fuel consumption of internal combustion engines is a great technological interest. For this reason, turbochargers are widely used in the internal combustions engines nowadays. So, studying of the performance of turbochargers is focused in automotive industries. In the present paper, the effect of blades angle of a turbocharger compressor on its performance is studied numerically. First, the impeller geometry and volute geometry of Garrett T25 turbocharger compressor is acquired using 3D scanning, then it is modeled in CFX Ansys software. The results show that the performance of compressor is slightly changed when the blade angle is changed at the layer of hub inlet. On the other hand, the transferred energy to fluid is considerably increased when the blade angle is increased at the shroud. For the mass flow rate of 0.122 kg/s, the efficiency and total pressure ratio are increased up to 1.67 and 1.7 percent respectively when the blade angle is increased 9 degree at the shroud in comparison to the default compressor. The maximum impact on compressor performance is caused due to changing the angle of the outlet of blade. For mass flow rate of 0.124 kg/s, isentropic efficiency and total pressure ratio is increased 1.12 and 3.43 percents respectively when this angle is decreased 9 degree in comparison to the default compressor. Finally, a new impeller was designed in order to have maximum efficiency and maximum total pressure ratio using the acquired results. The results of the final compressor show a shifted of mass flow range in comparison to the main compressor. For the same mass flow rate, The mean values of isentropic efficiency and total pressure ratio of the final compressor are increased 6.52 and 6.65 percents respectively, while the input power is increased 6.19 percent related to the default compressor.