بررسي تاثير زاويه حمله پره هاي راهنماي ورودي و كانال برگشتي بر عملكرد كمپرسور دومرحله اي با شبيه سازي يك بعدي

Investigation of inlet guide vanes and return channel angle effects on two-stage compressor performance with one-dimensional simulation

در اين مقاله، جريان داخلي همه اجزاي يك كمپرسور گريز از مركز دو مرحله اي به روش يك بعدي شبيه سازي شده است. با ساختن مدل، جريان داخلي كمپرسور با حل معادلات اساسي و روابط تجربي تصحيح شده هندسي، ترموديناميكي و ديناميكي، به وسيله برنامه نوشته شده در مت‌لب محاسبه و تحليل گرديده است. حل جريان با فراخواني هندسه اوليه و شرايط ترموديناميكي ورودي و محيط، در دور اسمي، 70، 90 و 105 درصد دور اسمي، آغاز مي شود. سپس در محدوده عملكرد پايدار، نتايج مدل يك بعدي حاضر با نتايج تجربي اعتبارسنجي و با شبيه سازي سه بعدي مقايسه شده است. در نهايت تاثير دو پارامتر زاويه حمله پره هاي راهنماي ورودي و كانال برگشتي بر عملكرد كمپرسور، در منحني-هاي عملكرد مورد بررسي قرار گرفته است. هدف از اين پژوهش، به دست آوردن تاثير زواياي حمله پره هاي راهنماي ورودي و كانال برگشتي، بر عملكرد كمپرسور گريز از مركز است. ورودي ها شامل دماي سكون، فشار سكون و دبي جرمي هستند. از مدل حاضر مي توان در طراحي هندسه پره هاي راهنماي ورودي و كانال برگشتي استفاده كرد و زاويه مطلوب براي دستيابي به بيشترين مقدار بازده و نسبت فشار را بدست آورد.

In the present paper, all components of a two-stage centrifugal compressor are simulated using one-dimensional method. Internal flow simulating is performed by solving basic equations of corrected empirical relations of geometry, thermodynamics and dynamics with an algorithm with iterative solution was in MATLAB. The purpose of simulation is to obtain the effect of inlet guide vanes and return channel intake angle changes on performance maps. The inputs include stagnation temperature, stagnation pressure and mass flow. The solution is obtained by calling the primary geometry and inlet thermodynamic and ambient conditions at the nominal speed and 70, 90 and 105 percent of the nominal speed, by applying a continuous flow with convergence of mass flow rate and Rothalpy conservation. Then in performance stability range the results of one-dimensional model are validated by empirical and three-dimensional modeling results. The effect of incidence angles of inlet guide vanes and return channel on compressor performance at performance maps are expressed and analyzed. This model can be used to design inlet guide vane and return channel and estimate optimized angle of guide vanes to gain maximum performance and pressure ratio.