شبيه سازي تنش حرارتي در پره توربين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده پره‌‌هاي توربين گازي با توجه به كاركرد در شرايط آب و هوايي گوناگون و حجم عظيم بارهاي وارده نيازمند طراحي دقيق از نظر استحكام بسيار مناسب است، به‌منظور در برابر بارهاي مختلف وارد بر آن‌ها، هستند و از سوي ديگر وزن آن‌ها بايد تاحدامكان كاسته شود تا نيروي گريز از مركز حاصله كاهش يابد و اين مهم تنها با استفاده از فنّاوري مواد مركب امكان‌‌پذير است و لذا مواد سنتي از قبيل فلز و چوب جايگاهي در توربين‌هاي مدرن امروزي ندارند. پيش ‌از اين، محققان سعي كردند در مورد مواد مختلف براي استفاده از آن‌ها به‌عنوان تيغه مطالعه كنند. در اين پژوهش تلاش شد تا با بهره‌گيري از جنس پره مبتني بر آلياژ نيكل به بررسي تأثير تنش حرارتي بر رفتار پره و جلوگيري از شكست آن پرداخته شود؛ لذا با بهره‌گيري از آلياژ Rene-41 به‌عنوان مشخصات مصرفي تيغه، به ارزيابي نتايج بر اساس ميزان مش‌هاي مختلف 1.5 ميلي‌متر، 1 ميلي‌متر، 0.5 ميلي‌متر و 0.2 ميلي‌متر و همچنين با تغيير اختلاف فشار دو طرف pressure side و suction side پرداخته شد. نتايج نشان داد كه كاهش ابعاد مش نشان‌دهنده تأثير دقيق‌تر تنش حرارتي بر آسيب به پره‌ها بوده است. به ‌طور خاص مشخص شد كه با كاهش اندازه مش‌ها، ميزان تنش وارد بر پره‌ها تا حدود 40 درصد نيز تغييريافته ولي بر روي تغيير شكل پره تأثير قابل‌توجهي نداشته است. همچنين مشخص شد كه با اندازه مش 0.5 ميلي‌متر كه به‌عنوان بهينه‌ترين اندازه شبكه‌بندي مدل انتخاب‌شده است، بيشترين تنش معادل برابر با 14987 مگاپاسكال و بيشترين تغيير شكل و تغيير شكل پره توربين برابر با 0.74027 ميلي‌متر بوده است. تغيير اختلاف فشار نشان مي‌دهد كه هرچه قدر اختلاف فشار بيشتر شود تنش ماكزيمم افزايش پيدا مي‌كند ولي تنش مينيمم تغيير نمي‌كند. درنهايت نتايج تحليل حساسيت نشان داد با افزايش دما از 800 تا 1200 درجه سانتي‌گراد، تغيير شكل كلي، تنش معادل، كرنش حرارتي و كرنش معادل پره توربين افزايش و با افزايش فشار از 15 تا 35 مگاپاسكال، تنش حرارتي پره توربين كاهش مي‌يابد.

227159

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان