بررسي عددي تاثير زاويه نصب پره بر عملكرد يك توربين گاز محوري دو مرحله‌اي

Numerical Investigation of the blade Installation Angle Impact on the Performance of a Two-Stage Axial Gas Turbine

در كار حاضر اثرات زاويه نصب پره‌هاي يك توربين محوري دو طبقه بر عملكرد آن به روش عددي بررسي شده ­است. مشخصات هندسي توربين گازي مدلMS5001 شركت جنرال الكتريك براي مطالعه انتخاب شده­است. ابتدا هندسه ­ي توربين ايجاد و شبكه‌بندي شده، و با قرار دادن پره ­هاي شبكه­ بندي شده در كنار هم مدل نهايي ايجاد گرديده­است. به منظور محاسبه اثر ديوار بر جريان آشفته از مدل آشفتگي انتقال تنش برشي (SST) استفاده شده ­است. ابتدا نتايج بدست آمده از توربين مورد مطالعه با نتايج ميداني موجود از نيروگاه مقايسه شده، كه تطابق خوبي داشتند. سپس به منظور بررسي اثرات زاويه نصب پره ­هاي توربين بر عملكرد آن در هر مرحله زاويه نصب يك رديف از چهار رديف پره­ هاي توربين مورد پژوهش تغيير داده شده، و نتايج بدست آمده از حل مسئله با مدل اصلي توربين مقايسه شده ­است. افزايش زاويه نصب پره­ هاي استاتور رديف دوم وكاهش زاويه نصب پره هاي روتور رديف دوم سبب افزايش توان و همچنين افزايش بازده ي توربين مي­شود. از نتايج بدست‌آمده مي‌توان به افزايش 00/4 درصد توان توليدي و افزايش 87/0 درصد بازده توربين در بهترين حالت و بهينه­ترين آرايش پره ­ها اشاره كرد.

In the present work, the effects of the blade installation angle of a two-stage axial turbine on its performance are investigated numerically. The geometrical specifications of the General Electric MS5001 gas turbine are selected for the study. First, the turbine geometry is created and gridded, and the final model is generated by the combination of the gridded blades. In order to calculate the effect of the wall on the turbulent flow, the Shear Stress Transport (SST) turbulence model is used. First, the acquired results from the studied turbine are compared with the available data from the power plant which showed a good agreement. Then, to investigate the effects of the blade angle on the performance of the turbine, the angle of each row from the four rows of turbine blades is changed in each step, and the obtained results are compared with the results of the turbine original model. Increasing the installation angle of stator blades in the second row and decreasing the installation angle of rotor blades in the second row lead to increasing the produces power and efficiency of the turbine. The acquired results show that the produced power is increased by 4% and the turbine efficiency is increased by 0.87% in the best-optimized arrangement of blades.