مدل‌سازي يك موتور توربوپراپ نمونه در حالت طرح و خارج طرح جهت بررسي اثر عيوب محفظه احتراق بر روي عملكرد آن

A Turboprop Engine Modeling in the Design and Off-Design Conditions to Investigate the Effect of Combustion Chamber Defects on its Performance

در اين مقاله مدل‌سازي و تحليل ترموديناميكي اجزاي مختلف يك موتور توربوپراپ و نحوه ارتباط آن­ها در حالت طرح و خارج ­طرح در شرايط پايا بررسي مي‌شود. براي تحليل سيكل در حالت طرح و خارج طرح، الگوريتمي ارائه و يك كد كامپيوتري توسعه داده شده است. سپس نمودارهاي عملكردي در شرايط خارج طرح به ازاي دماهاي ورودي متفاوت توربين، ارتفاع­ ها و ماخ­هاي پروازي مختلف ترسيم و نتايج آن­ها تفسير شده‌اند. نتايج به‌دست آمده با نتايج حاصل از نرم‌افزار گسترب مقايسه و صحه‌گذاري شده‌اند. همچنين عيوب محفظه احتراق و تأثير آن­ها بر روي عملكرد موتور بررسي شده است. از نتايج اين مقاله مي­توان به‌عنوان اولين قدم براي مطالعه عملكرد و ارتقاي اين نوع موتورها استفاده كرد. نتايج اين پژوهش نشان مي­دهد كه به ازاي 10 درصد افزايش افت فشار محفظه احتراق، مصرف سوخت ويژه 14 درصد افزايش خواهد يافت. همچنين 10 درصد كاهش بازده احتراق، باعث افزايش 13 درصدي مصرف سوخت ويژه و كاهش 17.5 درصدي توان موتور خواهد شد.

In this paper, the thermodynamic modeling and analysis of various components of a turboprop engine and their relation in the steady-state design and off-design performances are addressed. An algorithm is presented and a computer code is developed for the analysis of the cycle in design and off-design conditions. Then off-design performance curves are plotted for different turbine inlet temperatures, flight elevations and Mach numbers and their results are interpreted. The results are compared and validated with the results of GasTurb software. In addition, the effects of the combustion chamber defects on the performance of the engine are investigated. The results of this paper can be used as the first step in the study of the performance and upgrading of these engines. The results of this study show that the specific fuel consumption will rise by 14% for a 10% increase in the combustion chamber pressure drop. Furthermore, the specific fuel consumption increases by 13% and the engine power reduces by 17.5% for a 10% reduction in the combustion efficiency.