IRANIAN JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING (ENGLISH)
Year:2009 | Volume: | Issue: |Papers Count:6

در این مقاله کاربرد معادلات RANS با مدل های مختلف آشفتگی (k - e استاندارد، RNG k - e و (k - w مربوط به لزجت گردابی در انتقال گرما و خنک کاری غشایی پره های روتور توربین گازی با استفاده از یک نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی و پاسخ دهی مدل های آشفتگی در دو حالت بدون خنک کاری غشایی و با خنک کاری غشایی در چند جریان جرمی خنک کاری مختلف برای به دست آوردن ضریب جابه جایی بر روی سطح پره روتور توربین گازی بررسی شده است. جریان تحلیل شده تراکم پذیر بوده و اعداد ماخ جریان ورودی 0.25 و خروجی 0.92 در پره می باشد. از میان مدل ها، در هر دو حالت در سطح فشار پره مدل k - w و در سطح مکش پره مدل k - e استاندارد نزدیک ترین نتایج را در مقایسه با داده های تجربی ارایه می کنند و مدل RNG k - e قادر به پیش گویی انتقال گرما بر روی سطح پره نمی باشد.

در این مقاله سیکل توربین گازی همراه با تزریق بخار به داخل محفظه احتراق مورد تحلیل اگزرژتیک و ترمواکونومیکی قرار گرفته است. در ابتدا با اضافه کردن تزریق بخار به یک توربین گاز موجود بهبود عملکرد سیکل بررسی شده است. برای تایید صحت این بررسی ها، از نتایج یک سیکل که به طور تجربی تحلیل شده است استفاده شده است. این بررسی شامل مقایسه راندمان، توان خروجی و هزینه تولید الکتریسته با سیکل بدون تزریق بوده است. در مرحله بعد با استفاده از روش ترمواکونومیک این سیستم بهینه شده است. تابع هدف ترمواکونومیک هزینه تولید واحد الکتریسته انتخاب شده است. پارامترهای طراحی شامل نسبت فشار، دمای گاز خروجی از محفظه احتراق، دمای پینچ بویلر بازیافت و دمای بخار تزریق شده بوده است. در نهایت مقادیر بهینه این پارامترها با روش های بهینه سازی از جمله الگوریتم ژنتیک و روش جستجوی مستقیم به دست آمده است.

در این مقاله، جریان تراکم ناپذیر غیردایم، حول یک ایرفویل ساکن و نوسانی در زوایای حمله مختلف، بصورت عددی شبیه سازی می شود. در این کار از روش برهم نهادن شبکه ها (Overset Grids) استفاده می شود. با استفاده از مدلهای اغتشاشی k - e خطی و غیرخطی، معادلات جریان بصورت دوبعدی و تراکم ناپذیر بر مبنای روش حجم محدود حل می شوند. مدل خطی در حوالی نقطه سکون و ابتدای لایه مرزی روی ایرفویل، اغتشاش بیش از حدی را پیش بینی می کند. نتایج به دست آمده برای ایرفویل ساکن با نتایج تجربی و عددی موجود مقایسه شده و توافق نسبتا خوبی برای ضرایب برا، پسا، ضریب فشار و همچنین تعیین زاویه واماندگی به خصوص در مدل غیر خطی وجود دارد. نتایج به دست آمده برای ایرفویل نوسانی با نتایج عددی موجود مقایسه شده و توافق نسبتا خوبی برای ضرایب برآ و گشتاور وجود دارد. نتایج نشان می دهند که دامنه نوسانات و فرکانس کاهش یافته تاثیر زیادی بر ضرایب آیرودینامیکی ایرفویل دارند. نوسان انتقالی، زاویه واماندگی را نیز به تاخیر می اندازد.

در این مقاله فرایند روانکاری الاستوهیدرودینامیک جریان غیر دایم تماس خط محدود و همدما با استفاده از حل همزمان معادله رینولدز و معادله الاستیک سطح با روش عددی تفاضل محدود و نیوتن رافسون روی سه نوع بادامک با پروفیل های سیکلوئیدی، هارمونیکی و چند جمله ای درجه هشتم در شرایط یکسانی شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهند که پروفیل هارمونیکی در ناحیه دماغه بادامک بحرانی ترین شرایط و پروفیل سیکلوئیدی، چهار نقطه بحرانی در طول سیکل، به لحاظ فقر فیلم و سایش بیشتر دارند. از این رو پروفیل چند جمله ای درجه هشتم برای شرایط یکسان دینامیکی و هندسی نسبت به دو پروفیل دیگر، وضعیت مناسب تری را از لحاظ روانکاری داراست.

بیشترین میزان اتلاف حرارت در بویلر، هنگام خروج گازهای داغ از دودکش آن روی می دهد. وظیفه اصلی اکونومایزر، بازیافت این حرارت است. برخی از اکونومایزرها، به گونه ای طراحی شده اند که در آنها گرمایش آب، از طریق برقراری تماس مستقیم بین گازهای داغ خروجی از بویلر و آب، صورت می گیرد و سوپرمایزر نام دارند. سوپرمایزرها در مقایسه با سایر انواع اکونومایزرها، قابلیت بازیافت حرارت بالاتر و جذب آلاینده های موجود در گازهای داغ خروجی از بویلر، در آنهاست. در این مقاله، یک نمونه سوپرمایزر، مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. سپس، داده های حاصل از آزمایش با نتایج محاسباتی، مقایسه شده است. نتایج آزمایش نشان می دهد که سوپرمایزر مذکور می تواند میزان مونو اکسید کربن و هیدروکربنهایی که به همراه گازهای حاصل از احتراق وارد جو می شوند را به ترتیب به میزان  %33.3و %54.5 کاهش دهد و راندمان حرارتی آن %95.2 است.

یکی از جدیدترین روش های تحلیلی برای معادلات غیرخطی استفاده همزمان از تکنیک های هموتوپی و پرتوربیشن می باشد. در این مقاله جریان آرام بر روی گوه که معادل با جریان روی صفحه تخت با گرادیان فشار مخالف صفر می باشد، با استفاده از روش هموتوپی – پرتوربیشن حل شده و نتایج با روش عددی مقایسه گشته است. مزیت استفاده از روش HPM برطرف کردن محدودیت های دو روش هموتوپی و پرتوربیشن کلاسیک می باشد. در روش پرتوربیشن کلاسیک، یک پارامتر کوچک در معادلات حاکم اعمال می گردد که یافتن و اعمال آن کاری دشوار می باشد. به همین دلیل ترکیب دو روش هموتوپی و پرتوربیشن توانسته تا حد خوبی مشکلات مذکور را برطرف نماید. جوابهای به دست آمده از این روش بصورت توابعی صریح می باشند، مقایسه این جوابها با جوابهای حاصل از روش های دیگر تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد. دقت بالا و سهولت محاسبات، ارزش آنرا برای استفاده در مسایل مهندسی نشان می دهد.