مطالعه تاثير تعداد پره ها بر عملكرد يك توربين گاز محوري

Effect of Number of Blades on Performance of an Axial Gas Turbine

در مقاله حاضر به بررسي تاثير تعداد پره هاي يك توربين گازي محوري دو طبقه بر عملكرد آن با استفاده از روش هاي عددي پرداخته شده است. توربين گازي مدلF5 شركت جنرال الكتريك انتخاب شده و مشخصات هندسي اين مدل در مطالعه حاضر ايجاد و لحاظ شده است. براي اين هدف ابتدا هندسه پره هاي توربين با ابعاد واقعي و فضاي عبوري سيال، بين پره ها، به صورت مجزا ايجاد شده و سپس هندسه ايجاد شده شبكه بندي شده است. در نهايت پس از قراردادن پره هاي شبكه بندي شده در كنار هم و ايجاد مدل نهايي توربين در نرم افزار Ansys CFX، معادلات سه بعدي پيوستگي، اندازه حركت و انرژي در حوزه محاسباتي حل مي شود. اثرات ديواره بر جريان آشفته با استفاده از مدل آشفتگي انتقال تنش برشي محاسبه شده است. قبل از هر گونه تغييري در توربين اصلي ابتدا مطالعه عددي روي آن انجام شده و نتايج به دست آمده با نتايج تجربي كه از نيروگاه داده شده مقايسه شد كه تطابق خوبي را نشان مي دهد. سپس به منظور بررسي تاثير تعداد پره هاي توربين بر عملكرد آن در هر گام تعداد پره هاي يك رديف از چهار رديف پره هاي توربين مورد پژوهش تغيير داده شده و بررسي ها روي توربين تغيير يافته انجام مي شود. در ادامه براي بررسي اثر تغيير ايجاد شده بر عملكرد توربين نتايج به دست آمده از حل مساله فوق با مدل اصلي مقايسه شده است. نتايج به دست آمده افزايش 0/83% توان توليدي و افزايش 0/81% بازده توربين را براي افزايش تعداد پره هاي استاتور رديف دوم از 62 به 71 پره نشان مي دهد.

In the present work, the effects of blades number on the performance of two stages axial gas turbine have been investigated numerically. Geometry characteristics of the gas turbine have been chosen based on the F5 model of General Electric Company. First, the blades geometry and fluid passages are initially generated due to the real dimensions of the turbine and the generated geometry is networked. Then, the final model of the turbine is generated by gridding blades which set beside each other. Then, Ansys CFX software is used to solve the 3D Navier- Stokes equations in the generated computational domain. The shear stress transport turbulence model has been employed in order to determine the wall effects on the turbulent flow. Before any change in the main turbine, a numerical study was performed and a comparison was conducted between the numerical results and experimental results measured in the power station which the results show a good level of agreement between them. The number of blades of each row has been changed in order to investigate the effects of blade number on the turbine efficiency. The results show that the power generation of the turbine and its efficiency are increased by 0.83% and 0.81%, respectively by an increase in the number of second-row stator blades from 62 to 71 blades.