دفاعیه دکتری در دانشکده مکانیک 

  آقای مهندس سیامک اسلامی، دانشجوی دوره دکتری دانشکده مهندسی مکانیک، بیست و پنجم بهمن ماه سال 90، از رساله خود با عنوان «تحلیل عددی و تجربی جریان ورتکس نشتی نوک پره های کمپرسور محوری» دفاع خواهد نمود.

  چکیده این رساله که راهنمایی آن را دکتر رضا تقوی زنوز بر عهده دارند به شرح زیر می‌باشد.

  وجود درز نوک رتور در کمپرسورهای محوری سبب تشکیل ورتکس‌ نشتی نوک می ‌شود. اثرات متقابل شدید بین ورتکس نشتی نوک و جریان گذرگاه سبب افت کارایی کمپرسور می شوند. نکته دیگر این که تاثیر پریودیک ورتکس نشتی نوک جاری شده از یک پره بر پره مجاور، عامل به وجود آوردن ناپایداری های چرخشی بوده که خود از منابع تولید لرزش و صدا می باشند. از این رو شناخت رفتار پریودیک ورتکس نشتی نوک دارای اهمیت به سزایی است.

  ایجاد شیار روی پوسته کمپرسور از جمله روش هایی است که برای اصلاح پایداری و کارآیی کمپرسور به کار می رود. تحقیقات در این زمینه عمدتا به تاثیر شیار پوسته روی بازده و افزایش فشار محدود شده و تاثیر آن روی دینامیک جریان کمتر مورد توجه قرار گرفته است. برای درک مکانیزم جریان نشتی نوک لازم است تا دینامیک توربولانس در منطقه دنباله پره رتور و منطقه درز مابین نوک پره رتور و پوسته کمپرسور دقیقا بررسی شود. در این منطقه طبیعت جریان به شدت ناپایدار بوده و از این رو برای تحلیل دقیق و درک ساختاری چنین جریانی روش‌های مبتنی بر حل معادلات ناویر- استوکس متوسط‌گیری شده رینولدز مناسب نبوده و روش شبیه سازی گردابه‌های بزرگ برای تحلیل عددی جریان درز نوک مورد استفاده قرار می گیرد.

  هدف این رساله تحلیل جریان تراکم ناپذیر درز نوک رتور کمپرسور محوری است. به این منظور از دو روش حل عددی و آزمایشگاهی برای بررسی موضوع استفاده شده است. شبیه‌سازی های عددی انجام شده ‌در این رساله ‌با استفاده ‌از نرم افزار فلوئنت انجام شده اند. به این منظور یک کمپرسور محوری تک مرحله ای با رتور ایزوله شده در نظر گرفته شده و تاثیر شکل درز نوک پره رتور بر روی مشخصه های ناپایای ورتکس نشتی نوک، به روش حل عددی مورد توجه قرار گرفته است. در حالت بدون شیار پوسته، نتایج عددی نشان می دهند که ورتکس نشتی نوک ناپایا دارای رفتاری پریودیک بوده و افزایش اندازه درز نوک رتور موجب افزایش دامنه نوسانات ناپایا و همچنین کاهش فرکانس ورتکس نشتی نوک در شرایط نزدیک استال می شود. فرکانس بی بعد ورتکس نشتی نوک بدون تاثیر شیار پوسته محاسبه شده که انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی موجود دارد. تحت تاثیر شیار پوسته، ناپایایی های جریان نشتی نوک ضعیف شده، فرکانس آن افزایش یافته و با فرکانس عبوری پره‌ها برابر می شود. همچنین تحت تاثیر شیار پوسته، ورتکس نشتی نوک منطقه کوچکتری را در راستای شعاعی و نزدیک نوک رتور اشغال می کند. این امر سبب کاهش اثر جریان نشتی نوک بر افت فشار کل در گذرگاه می‌شود.

  برای اطمینان بیشتر از صحت نتایج مربوط به رتور ایزوله شده، کسکید پره های یک کمپرسور محوری همراه با دیواره صاف و شیاردار مورد تحلیل عددی و آزمایشگاهی قرار گرفته است. آزمایش ها در یک تونل باد مادون صوت دمشی انجام شده و فشار روی سطوح مکش و فشار پره‌ها اندازه گیری شده اند. اندازه گیری‌ها در زوایای برخورد مختلف و در مقاطع مختلف پره انجام پذیرفته است. برای کسکید مربوطه، تحلیل عددی جریان با استفاده از روش شبیه سازی گردابه‌های بزرگ انجام شده و نتایج حاصله با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. این مقایسه نشان می دهد که نتایج حل عددی در هر دو حالت دیواره صاف و شیاردار، پیش بینی خوبی از توزیع فشار حول پره در مقاطع مختلف و نیز فرکانس ورتکس نشتی نوک ارایه می دهند.