آقای محمدحسین عباباف دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر تقوی، روز یکشنبه 96/08/21 از رساله دکتری خود تحت عنوان "ناپایداری‌های جریان درز نوک پره کمپرسور محوری و تاثیر تزریق جت هوا در بهبود اثرات آن‌ها" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 15:30 روز یکشنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار می گردد.

چکیده:

مطالعه اثر تزریق جت هوا به عنوان ابزاری کارآمد به منظور کنترل و کاهش اثرات نامطلوب جریان نشتی نوک ردیف پره رتور کمپرسور محوری، موضوع کاری این پژوهش است. یکی از اصلی‌ترین چالش‌ها در فرایند طراحی کمپرسورهای محوری، دستیابی به شرایط عملکردی بهینه با حفظ شرایط پایداری کمپرسور است. از آن جایی که بازدهی بیشینه، نزدیک به شرایط آغاز ناپایداری‌ها و وقوع پدیده‌هایی نظیر سرج و استال است، توسعه روش‌هایی برای افزایش محدوده عملکرد پایدار حائز اهمیت می‌باشد. روش تزریق جت هوا در نوک پره به عنوان روشی موثر در افزایش بازه پایداری و حتی بازیابی مجدد کمپرسور از شرایط ناپایداری به حساب می‌آید. ایجاد شرایط بهینه تزریق هوا، درک مفاهیم فیزیکی و جزئیات جریان طی این فرآیند، دستیابی به بیشترین افزایش بازه پایداری به همراه کمترین تلفات در بازدهی موضوع مطالعات و تحقیقات مختلفی است که در سطح جهان پیگیری می‌شود.
فعالیت‌های این پژوهش پیرامون دو محور اصلی، شامل مطالعه پدیده استال دورانی و نیز کنترل آن به کمک تزریق جت هوا سازماندهی شده است. اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی به همراه شبیه‌سازی‌های عددی با هدف دستیابی به یک تحلیل جامع از فرآیند شکل‌گیری استال و چگونگی حذف آن در فرایند تزریق هوا به‌کار گرفته شده‌اند. مراحل تشکیل استال اسپایک و چگونگی انتشار آن در کمپرسور به دقت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از اندازه‌گیری‌ها با به‌کارگیری تحلیل‌های فرکانسی، به ارائه‌ تصویری از میدان جریان و نوسانات آن در فرایند آغاز استال و توسعه استال دورانی پیرامون محیط کمپرسور و در طول پره‌های آن می‌پردازد. نتایج نشان می‌دهند که ساختار استال اسپایک متشکل از جدایش جریان از لبه حمله پره و سپس تشکیل یک گردابه می‌باشد. استال اسپایک تنها در ناحیه نوک پره متمرکز نبوده و در راستای ارتفاع آن گسترش می‌یابد. در ناحیه نوک پره نیز گردابه نشتی درز نوک در نقاط عملکردی نزدیک به استال تقویت شده و منجر به شکل‌گیری سرریز از لبه حمله و جریان برگشتی از لبه فرار می‌شود.
آزمایش‌ها و تحلیل‌های عددی در شرایط مختلف برای حالات بدون تزریق و با تزریق هوا در ناحیه نوک ردیف پره انجام شده‌اند. افزایش بازه عملکرد پایدار کمپرسور از مهمترین دستاوردهای استفاده از روش کنترل ناپایداری‌ها به کمک روش کنترلی تزریق هوا می‌باشد. تزریق هوا منجر به افزایش قابلیت افزایش فشار کمپرسور شده و با کاهش باردهی در ناحیه نوک پره عملکرد پایدار رتور را تضمین می‌کند. مطابق آن‌چه پیرامون شکل‌گیری استال مطرح گردید، فرایند بازیابی از استال به کمک تزریق هوا با جزئیات مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج در قالب نوسانات زمانی، طیف‌های فرکانسی و کانتورهای سرعت و فشار ارائه گردیده است. همچنین تحلیل‌های فرکانسی نیز با روش‌های FFT، STFT و Wavelet  انجام شده‌اند. بر این اساس طی فرایند بازیابی از استال ابتدا گردابه اسپایک تضعیف و سپس حذف گردیده و در ادامه جدایش جریان از لبه حمله پره نیز از بین می‌رود. در کمپرسور مورد مطالعه این فرایند در زمانی معادل با کمتر از 20 دوران رتور از زمان آغاز تزریق هوا انجام پذیرفت. همچنین در ناحیه درز نوک پره نیز با افزایش ممنتم جریان، گردابه درز نوک به شدت تضعیف شده و دو شاخصه وقوع استال (سرریز و جریان برگشتی از لبه فرار) از گذرگاه جریان حذف می شوند. به این ترتیب تزریق هوا منجر به عملکرد پایدار کمپرسور و تولید نسبت فشار بیشتر در ضرایب جریان محدوده استال می‌شود.
کلمات کلیدی: کمپرسور محوری، جریان درز نوک، روش تزریق هوا، پایداری کمپرسور