شبيه‌سازي و تحليل لايه‌نشاني و بارگذاري حرارتي پوشش‌هاي سدّ حرارتي

لزوم عملكرد توربين‌هاي گازي در دماي كاري بالا به منظور افزايش بهره‌وري، منجر به استفاده از پوشش‌هايي محافظتي به نام پوشش‌هاي سدّ حرارتي جهت محافظت از تجهيزات داخل توربين در برابر بارگذاري‌هاي حرارتي نسبتاً شديد شده است. اما خود اين پوشش‌ها نيز تحت تأثير اين شرايط مخرب، پس از مدتي از بين مي‌روند. در پژوهش حاضر بر اساس مشخصات ريزساختاري پوشش‌هاي سدّ حرارتي، مدل‌سازي فرآيند ساخت و ايجاد اين پوشش‌ها به كمك روش اجزاء محدود انجام گرفت. در اين مدل‌سازي ابتدا فرآيند ساخت و ايجاد اين پوشش‌ها به منظور بررسي رفتار ترمومكانيكي اين پوشش‌ها و به دست آوردن ميدان دمايي و تنش پسماند موجود در آن‌ها در حين فرآيند ساخت و پس از پايان آن و خنك‌سازي تا دماي محيط، شبيه‌سازي شده است. سپس با اعمال بارگذاري حرارتي و شبيه‌سازي شرايط كاري واقعي توربين، رفتار حرارتي و مكانيكي اين پوشش‌ها در شرايط كاري ارزيابي گرديده و توزيع ميدان دما و تنشِ موجود در سيستم محاسبه شدند. برخلاف ساده‌سازي‌هاي انجام گرفته در كارهاي پيشين و ناديده گرفتن فرآيند ايجاد پوشش‌ها، اين پژوهش روشي براي مدل‌سازي فرآيند پاشش حرارتي و مطالعه‌ي رفتار ترمومكانيكي اين پوشش‌ها از ابتداي فرآيند توليد تا پايان آن و سپس اعمال بارگذاري و شبيه‌سازي شرايط كاري توربين ارائه مي‌كند. نتايج به دست آمده نشان ميدهد كه تنش پسماند بيشينه پس از خنك‌سازي، در سطح مشترك بين زيرلايه و پوشش‌ مياني قرار داشته و مقدار آن نيز در محدوده‌ي نتايج گزارش شده در كارهاي تجربي است