شبيه‌سازي عددي اثر زبري بر كارايي توربين دوطبقه با خنك‌كاري كامل

Numerical simulation of roughness effects on two stage turbine performance with full cooling

دماي بالا و خصوصيات متفاوت گاز وروديمي‌تواند عمل كرد توربين يك سيكل توربين گاز را در حين كاركرد كاهش دهد. با توجه به پيچيدگي جريان درون توربين، براي شناخت ميدان جريان و دما درون طبقه توربين نياز به انجام تحليل سه بعدي مي باشد. با گذشت زمان و كاركرد توربين، افزايش زبري سطح پره اجتناب نا پذير است.هدف از اين مقاله بررسي تاثير زبري، بر ميدان جريان و كارايي توربين گازي با شبيه‌سازي عددي مي باشد. دراينپژوهش،توربين ، به صورتسهبعديشبيه سازي ونتايجحاصل بانتايج آزمايشگاهي اعتبار سنجي شده است. سپس تاثير زبري در پره ها بر ميدان جريان و عمل كرد توربين در پنج نسبت فشار متفاوت مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين به منظور تعيين نقش استاتور ها و روتور ها به تنهايي در كاهش كارايي توربين، در يك زبري خاص، ابتدا به طور جداگانه استاتور هاي اول و دوم و سپس روتور هاي اول و دوم مورد بررسي قرار گرفته و سپس اين پديده به طور همزمان بر پره ها اعمال گرديده است. نتايج نشان مي دهد كه كاهش كارايي توربين در زبري كامل تقريباً برابر مجموع كاهش كارايي ها در حالت جداگانه است.

High temperatures and different properties of entering gas into the turbine of a gas turbine cycle can decrease its performance. Considering the complexity of the flow distributioninside the turbine, three-dimensional analysis to find out the flow and temperature field in the turbine stages is very important. As time passing the increasing of the roughness of blades is unavoidable. The aim of this paper is investigation of the blades roughness effectson flow field and efficiency of gas turbine with numerical calculations. In this research, a two-stage turbine is modeled in the form of three-dimensional and the results are validated with experimental data. Then the effects of blades roughness on flow field and performance of turbine in five pressure ratios is investigated. Also, in order to determine the role of stators and rotors in decreasing the turbine efficiency, in a special roughness, the first and second stators and then corresponding rotors have separately been examined and then this phenomenon affected on blades simultaneously. Results showed that the efficiency drop by applying all together on the turbine stage is approximately equal to summation of efficiency drops by applying separately.