پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی
عنوان کامل: بررسی دینامیک سیالات و روشهای تست کارایی در توربو ماشینها
فرمت فایل: فایل Word ورد 2007 یا 2003 (Docx یا Doc) قابل ویرایش
تعداد صفحات پروژه: 173
______________________________________________________
مقدمه
در
طراحی کنونی توربو ماشینها، و بخصوص برای کاربردهای مربوط به موتورهای
هواپیما، تاکید اساسی بر روی بهبود راندمان موتور صورت گرفته است. شاید
بارزترین مثال برای این مورد، «برنامه تکنولوژی موتورهای توربینی پر بازده
مجتمع» (IHPTET) باشد که توسط NASA و DOD حمایت مالی شده است. هدف
IHPTET، رسیدن به افزایش بازده دو برابر برای موتورهای توربینی پیشرفته
نظامی، در آغاز قرن بیست و یکم می باشد. بر حسب کاربرد، این افزایش بازده
از راههای مختلفی شامل افزایش نیروی محوری به وزن، افزایش توان به وزن و
کاهش معرف ویژه سوخت (SFC) بدست خواهد آمد. وقتی که اهداف IHPTET
نهایت پیشرفت در کارآیی را ارائه می دهد، طبیعت بسیار رقابتی فضای کاری
کنونی، افزایش بازده را برای تمام محصولات توربو ماشینی جدید طلب می کند.
به خصوص با قیمتهای سوخت که بخش بزرگی از هزینه های مستقیم بهره برداری
خطوط هوایی را به خود اختصاص داده است، SFC، یک فاکتور کارایی مهم برای
موتورهای هواپیمایی تجاری می باشد.
اهداف مربوط به کارایی کلی
موتور، مستقیما به ملزومات مربوط به بازده آیرودینامیکی مخصوص اجزاء منفرد
توربو ماشین تعمیم می یابد. در راستای رسیدن به اهداف مورد نیازی که توسط
IHPTET و بازار رقابتی به طور کلی آنها را تنظیم کرده اند، اجزای توربو
ماشینها باید به گونه ای طراحی شوند که پاسخگوی نیازهای مربوط به افزایش
بازده، افزایش کار به ازای هر طبقه، افزایش نسبت فشار به ازای هر طبقه، و
افزایش دمای کاری، باشند. بهبودهای چشمگیری که در کارایی حاصل
خواهد شد، نتیجه ای از بکار بردن اجزایی است که دارای خواص آیرودینامیکی
پیشرفته ای هستند. این اجزا دارای پیچیدگی بسیار بیشتری نسبت به انواع قبلی
خود هستند که شامل درجه بالاتر سه بعدی بودن، هم در قطعه و هم در شکل مسیر
جریان می باشد. میدان های جریان مربوط به این اجزا نیز به همان
اندازه پیچیده و سه بعدی خواهد بود. از آنجایی که درک رفتار پیچیده این
جریان، برای طراحی موفق چنین قطعاتی حیاتی است، وجود ابزارهای تحلیلگر
کارآتری که از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بهره می برند، در پروسه
طراحی، اساسی می باشد.
در گذشته، طراحی قطعات توربو ماشین ها با
استفاده از ابزارهای ساده ای که بر اساس مدلهای جریان غیر لزج دو بعدی
بودند کفایت می کرد. اگرچه با روند کنونی به سمت طراحی ها و میدانهای جریان
پیچیده تر، ابزارهای پیشین دیگر برای تحلیل و طراحی قطعات با تکنولوژی
پیشرفته مناسب نیستند. در حقیقت جریانهایی که با این قطعات برخورد می کنند،
به شدت سه بعدی (3D)، ویسکوز، مغشوش و اغلب با سرعت ها، در حد سرعت صوت
می باشند. این جریان های پیچیده، قابل فهم و پیش بینی نیستند، مگر با بکار
بردن تکنیک های مدلسازی که به همان اندازه پیچیده هستند.