ارائه يك مدل به منظور پيش‌بيني رفتار ناپاياي سلول واماندگي

A Theory for Predicting Stall Cell Transient Behavior

در اين مقاله يك مدل رياضي جديد بر پايه مدل مور به منظور پيش‌بيني سرعت سلول‌هاي واماندگي توسعه داده شده است. مدل توسعه داده شده توانايي مدل‌سازي رفتار ناپاياي سلول‌هاي واماندگي (تغييرات سرعت و شتاب سلول‌ها) را دارا است. اين در حالي است كه مدل مور فقط قابليت پيش‌بيني سرعت نهايي سلول واماندگي را دارد. فرضيات صورت گرفته در اين پژوهش مانند شماي كلي سيستم، تأخيرهاي زماني در كانال‌هاي ورود و خروج و همچنين اغتشاشات كوچك مانند مدل مور در نظر گرفته شده است. در مدل توسعه داده شده ضريب افزايش فشار در زمان بروز واماندگي گردان براي روتور و استاتورها به صورت يك تابع ديفرانسيل مرتبه دو در نظر گرفته شده‌ است كه قابليت‌هاي بيشتري به مدل مي‌دهد. مقايسه نتايج آزمايشگاهي و مدل توسعه داده شده نشان مي‌دهد كه مدل توسعه داده شده رفتار ناپاياي سلول‌هاي واماندگي گردان را با دقت خوبي پيش‌بيني مي‌نمايد. به علاوه، مدل حاضر قابليت بررسي اثر پارامترهايي مانند زاويه استگر، تعداد طبقات كمپرسور و تعداد سلول‌هاي واماندگي بر سرعت اوليه سلول واماندگي و شتاب آن‌ را دارا مي‌باشد. همچنين مدل حاضر پيشنهاد مي‌كند كه واماندگي گردان كاملاً توسعه يافته زماني تشكيل مي‌شود كه تعداد سلول‌هاي واماندگي به 1 برسد.

In this paper, a new model is developed for rotating stall in low speed axial compressors and fans. The theory is developed from Moore’s theory. The modified model makes it possible to predict the transient behavior of the stall cells, which is not possible with Moore’s theory. The general assumptions such as the layout of the compression system, the lags in the entrance and exit ducts, and the small disturbances are assumed to be similar to those of Moore’s theory. However, a second order hysteresis is used in the current work for the pressure rise of the rotor and stator rows. Comparing the experimental results with the theory shows that the modified model can predict the transient behavior of the stall cells fairly accurately. Furthermore, the current model makes it possible to study the effects of different parameters such as the stagger angle, number of stages, and number of stall cells. It has been suggested in the current study that the number of stall cells should reduce to one in a fully developed rotating stall pattern.