ارزيابي خرابي ناشي از فرسايش ذرات جامد در پره هاي كمپرسور توربين هاي گاز

كارشناسي ارشد

خرابي پره¬هاي كمپرسور ناشي از فرسايش ذرات جامد، يكي از عوامل اصلي واماندگي بخش كمپرسور توربين¬هاي گاز مي¬باشد. ارزيابي آسيب ناشي از اين مكانيزم خرابي به پارامترهايي از جمله سرعت، اندازه و شكل ذرات و همچنين دماي محيط عملكردي توربين بستگي دارد. مطالعه حاضر به بررسي تجربي و عددي تاثير پارامترهاي مذكور در خرابي ناشي از فرسايش ذرات جامد پره¬هاي كمپرسور پرداخته و يك ارزيابي عمر از آن¬ها ارائه مي¬دهد. به منظور كاهش زمان محاسبات و هزينه، در مرحله اول، يك مدل بدون مش يا المان گسسته¬ي هيدروديناميك ذرات هموار (SPH) ارائه مي¬شود. اين مدل بر اساس معادلات ساختاري جانسون – كوك به محاسبه نرخ فرسايش آلياژ Ti-6Al-4V پرداخته و از طريق مقايسه با مقادير تجربي راستي¬آزمايي مي¬شود. آزمايش¬ها همگي بر روي ماده هدف Ti-6Al-4V با استفاده از دو مجموعه شن كروي و آلوميناي گوشه دار انجام مي¬پذيرد. سپس رويه¬اي به منظور پيش¬بيني نرخ فرسايش در سرعت و زاويه دلخواه براي يك بازه وسيع از سرعت و زاويه براي سطح اين آلياژ تحت برخورد ذرات كروي ارائه مي¬شود. همچنين با استفاده از نتايج شبيه¬سازي¬هاي از طريق روش¬هاي المان محدود و المان گسسته، معادله¬اي بر اساس سرعت و زاويه ذرات برخوردكننده به منظور محاسبه نرخ فرسايش در برخورد ذرات گوشه¬دار آلومينا ارائه خواهد شد. نتايج نشان مي¬دهد كه در برخورد ذرات گوشه دار، روش المان محدود در سرعت¬هاي برخوردي پايين، داراي دقت بيشتري مي¬باشد؛ درحالي¬كه در سرعت¬هاي بالاتر، روش المان گسسته نتايج بهتري ارائه نمود. در هر دو برخورد ذرات كروي و گوشه¬دار، بيشترين ميزان نرخ فرسايش براي آلياژ تيتانيوم گريد 5 در زاويه برخوردي 45 درجه ثبت گرديد. همچنين نتايج نشان داد كه رابطه بين نرخ فرسايش و سرعت ذرات برخوردكننده، يك رابطه از نوع تواني است كه مقدار توان آن براي آلياژ مدنظر در شرايط براي ذرات گوشه¬دار 5646/2 به دست آمد.

195507

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي جامدات

دكتر بيژن محمدي