جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "تحلیل سه بعدی" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «تحلیل سه بعدی» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
در توربین های گازی پرفشار، گاز داغ عبوری از استاتور، دارای دبی جرمی بالایی است و احتمال تغییرات حتی اندک در هندسه پره ها، تاثیر قابل توجهی بر میدان جریان پایین دست خواهد داشت. این تغییرات اندک را می توان در حد خوردگی قیاس کرد. اولین رخداد ناشی از این خوردگی، غیریکنواخت شدن جریان در فاصله محوری استاتور- روتور است. این جریان غیریکنواخت، به دلیل داشتن الگوی پیچیده ای از گردابه ها، از انتقال کامل انرژی سیال به روتور جلوگیری می کند و کارآیی توربین را به شدت کاهش می دهد. در پژوهش حاضر، یک توربین گاز پرفشار خاص، در معرض خطر خوردگی سریع فرض شده است. هدف اصلی، پیش بینی تغییرات هندسی ناشی از این نوع خوردگی است. در ابتدای کار، تحلیل عددی سه بعدی مدل اولیه توربین، با هدف مشاهده دقیق میدان جریان، انجام و نتایج حاصل با نتایج آزمایش های تجربی موجود اعتبارسنجی شد. سپس به منظور بررسی تاثیر خوردگی بر عملکرد توربین، تغییرات هندسی در پروفیل پره استاتور اعمال و توزیع جریان تحت تاثیر این تغییرات، به صورت سه بعدی تحلیل شد. نتایج نشان داد بیشترین خطر خوردگی در نقطه ای نزدیک لبه فرار پره استاتور است. به علت خوردگی، نسبت سطح بین ورودی و خروجی پره های استاتور، کمتر و موجب کاهش سرعت محوری می شود. اما همزمان با افزایش سطح خروجی کانال استاتور، میزان دبی جرمی گاز 7/31% افزایش می یابد. در این شرایط، عملکرد توربین از نقطه طراحی خارج می شود. الگوی جریان در ورود روتور پیچیده تر می شود و با جدایش جریان از روی پره روتور و ایجاد تغییرات شدید دما روی ناحیه جداشده، خوردگی به سرعت توسعه می یابد.کلید واژگان: توربین پرفشار, خوردگی پره استاتور, تحلیل سه بعدی, عملکرد توربینIn the high-pressure gas-turbines, with hot-flowing gas through the stator channels with a high mass-flow rate, even slight variation in the blade geometry will have significant effects on the downstream flow-field. These minor changes can be compared to corrosion rates. The first occurrence of this corrosion is the non-uniformity of flow in the stator-rotor axial distance. This non-uniform flow, due to the complex pattern of vortices, prevents the complete transfer of fluid energy to the rotor and greatly reduces the turbine performance. In this research, a high-pressure turbine is considered to be at high risk of corrosion. The main goal is to predict these variations due to corrosion. Firstly, a 3D numerical analysis of the turbine initial model was conducted to accurately observe the flow field and the results were validated by the existing experimental results. Then, in order to investigate the effects of corrosion on the turbin performance, the blades geometrical changes were applied in stator blade profile and the flow distribution was analyzed. Results show that the highest corrosion risk is at the trailing-edge of the blades. Due to reduction in the stator inlet-outlet area ratio, the axial-velocity is reduced. But simultaneously, with increasing the stator channels outlet area, the mass-flow rate is increased by 7.31%. Therefore, the turbine undergoes to an off-design condition. The flow pattern will be more complicated in the rotor's entrance, and corrosion will develop rapidly due to temperature rise as the flow separates from the rotor blades.Keywords: High-Pressure Turbine, Stator Blade Corrosion, Three-Dimensional Analysis, Turbine Performance
-
به مدل سازی و بررسی فلاتر (اهتزاز) و رفتارهای غیرخطی در لوله ی حامل سیال در حالت سه بعدی پرداخته خواهد شد. معادلات حاکم بر سیستم، با فرض یک میدان جابه جایی مناسب به صورت غیرخطی و با استفاده از اصل لاگرانژ استخراج شده است. این امر نیاز به مدل سازی پیچیده را، با توجه به مطالب ذکر شده در مطالعات پیشین، از بین می برد. با توجه به حرکت سه بعدی لوله، جابه جایی ها به صورت دو خمش و یک حرکت درون صفحه یی مدل سازی شده اند. معادلات دیفرانسیل مشتقات جزئی حاکم با استفاده از روش رایلی ریتز به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل، و با استفاده از پارامترهای مناسب بی بعدسازی شده است. سپس معادلات غیرخطی به روش عددی حل شده و رفتارهای ارتعاشی آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده، و مقایسه ی آن با نتایج ارائه شده در منابع، حاکی از دقت روش مدل سازی ارائه شده با توجه به میدان جابه جایی مفروض است.
کلید واژگان: مدل سازی لوله, فلاتر (اهتزاز), لوله ی حامل سیال, تحلیل سه بعدی, ارتعاشات غیرخطیIn this work, the modeling and utter and nonlinear dynamical behaviors of uid-conveying pipes in three dimensions are undertaken. All equations of motion are derived assuming an appropriate displacement in nonlinear form using Lagrange principle to circumvent the complex modeling approach given in mentioned references. In previous works on modeling three-dimensional motion of pipe, a complex approach based on inextensibility of pipe was used for derivation of equation of motion. This assumption resulted in nonlinear complex equation of motion and boundary condition. But, here, a simple method is used to obtain equation of motion. Due to three-dimensional motions of pipe, double bending and in-plane displacement eld are assumed. Governing partial dierential equations are discretized by Rayleigh- Ritz's method, and dimensionless form of equation is derived with dening appropriate parameters. The nonlinear equations are solved numerically and its vibration behavior is examined. Due to uid ow, detrimental utter phenomenon occurs, which make system unstable. Dierent types of bifurcations are observed, and the eect of varying parameters on utter is accurately examined. Discussion of how utter occurs and dierent modes of utter are presented. Finally, the eect of design parameters on the system instability and its type is presented. With varying ow velocity, dierent types of nonlinear vibrations are occurred. These behaviors include simple limit cycle oscillations, period doubling, intermittency, and chaos. Also, in some ow velocities, locking motion in a special plane is occurred. The eects of dierent parameters on these nonlinear behaviors are examined. Some new results are presented, which are not previously reported. Obtained results and their comparison with appropriate references show the accuracy of modeling according to the assumed eld displacement. Obtained results show the ecacy of the proposed modeling in capturing all nonlinear behavior phenomenon reported in literature. It is simple to extend the proposed modeling for dierent boundary conditions.
Keywords: Modeling pipe, utter, uid conveyingpipe, 3d analysis, nonlinear vibration -
پره های توربین های گازی در شرایط مختلف کاری، تحت تاثیر عواملی نظیر خوردگی داغ، سایش و برخورد ذرات خارجی، تخریب می گردند و بر اثر کاهش عمر کاری آن ها، بازده توربین کاهش یافته، نهایتا منجر به تحمیل هزینه های سنگین جهت تعمیرات و جایگزینی پره ها می شوند. هدف از این مقاله بررسی تاثیر خوردگی و آسیب دیدگی پره ها، بر میدان جریان و کارآیی توربین بوسیله شبیه سازی عددی می باشد. به منظور تحلیل رفتار جریان داخلی، حل معادله های بقای جرم، ممنتوم و انرژی با استفاده از شبیه-سازی عددی توربین در محیط نرم افزار انسیس سی اف اکس صورت گرفته است. در این پژوهش، توربینی دوطبقه و با خنک کاری کامل، به صورت سه بعدی، شبیه سازی و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبار سنجی گردیده است. سپس اثرات افزایش لقی نوک پره ی روتور ها به همراه کاهش ضخامت ناشی از خوردگی در لبه ی حمله و فرار پره ها، به طور جداگانه، بر میدان جریان و عمل کرد توربین، در پنج نسبت فشار واقعی، بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که مهم ترین عامل کاهش بازده، افزایش لقی نوک پره های روتور است؛ از طرفی کاهش کارآیی و افزایش ضرایب افت ناشی از آسیب دیدگی لبه ی حمله ی پره ها، تنها اندکی نسبت به لبه ی فرار، تاثیر گذارتر خواهند بود.
کلید واژگان: توربین, خوردگی پره, تحلیل سه بعدی, عمل کرد توربین گازی, میدان جریانStudy and numerical simulation of blades corrosion effects on a commercial axial turbine performanceWith respect to special conditions apply to the gas turbine, its blades are affected by many different factors such as, hot corrosion, oxidation, wear, impact of external particles, and etc. and are destroyed. Due to the reduction of their working life time, the turbine efficiency reduces and ultimately the heavy costs of periodic repairs are needed, and also new replacements of their blades are unavoidable. The aim of this study is investigation of the effects of corrosion and blade damage on flow field and gas turbine performance, by numerical simulation. In this research, a two stage turbine is modeled in the form of three dimensional and the results are validated with experimental data. To analyze of the behavior of entire flow, conservation of mass, momentum, and energy equations are solved. The numerical simulation of the turbine is done with ANSYS CFX software. Then the increased rotors tip clearance effects with decreasing thickness due to corrosion in both nozzles and blade leading edge and trailing edge were separately studied on turbine flow field and its performance in five actual different pressure ratios. The results showed that the most important factor in reducing the efficiency of gas turbine is due to rotor tip clearance increasing. Also corrosion of the blade edge respect to the trailing edge damage is a little more affected on reducing efficiency and increasing loss coefficients.Keywords: Turbine, corrosion of the blade, three, dimensional analysis, performance of gas turbine, flow field -
دمای بالا و خصوصیات متفاوت گاز ورودی می تواند عمل کرد توربین یک سیکل توربین گاز را در حین کارکرد کاهش دهد. با توجه به پیچیدگی جریان درون توربین، برای شناخت میدان جریان و دما درون طبقه ی توربین نیاز به انجام تحلیل سه بعدی می باشد.
با گذشت زمان و کارکرد توربین، افزایش زبری سطح پره اجتناب نا پذیر است. هدف از این مقاله بررسی تاثیر زبری، بر میدان جریان و کارایی توربین گازی با شبیه سازی عددی می باشد. در این پژوهش، توربین، به صورت سه بعدی شبیه سازی و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبار سنجی گردیده است. سپس تاثیر زبری در پره ها بر میدان جریان و عمل کرد توربین در پنج نسبت فشار متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به منظور تعیین نقش استاتور ها و روتور ها به تنهایی در کاهش کارایی توربین، در یک زبری خاص، ابتدا به طور جداگانه استاتور های اول و دوم و سپس روتور های اول و دوم مورد بررسی قرار گرفته و سپس این پدیده به طور همزمان بر پره ها اعمال گردیده است. نتایج نشان می دهد که کاهش کارایی توربین در زبری کامل تقریبا برابر مجموع کاهش کارایی ها در حالت جداگانه است.
کلید واژگان: توربین, زبری پره, تحلیل سه بعدی, عمل کرد توربین, میدان جریانHigh 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 distribution inside 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 effects on 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.Keywords: turbine, roughness of the blade, three, dimensional analysis, turbine performance, flow field
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.