آموزش شبیهسازی خنککاری پرههای توربین
500,000 تومان
آخرین بروزرسانی : 28 دی, 1400
بررسی اجمالی محصول
با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیهسازی خنککاری پرههای توربین در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.
تمامی محصولات شامل فایل های Geometry و Mesh بوده و آموزش محصولات به صورت یک جلسه آنلاین یک ساعته خواهد بود.
نقد و بررسی : آموزش شبیهسازی خنککاری پرههای توربین
مقدمهای بر توربینها و خنککاری آنها
توربین دستگاه مکانیکی دوار برای تولید انرژی مکانیکی با استفاده از انرژی حرارتی سیال میباشد. درواقع، ساختمان توربین متشکل از یک بخش چرخان محوری و چند ردیف پره میباشد که سیال دارای انرژی حرارتی و فشار بالا به پرههای ساکن توربین برخورد کرده و موجب به چرخش درآمدن آنها میشود؛ به طوری که سیال پس از برخورد با پرهها دچار افت فشار شده و انرژی حرارتی سیال را به انرژی جنبشی در پرهها و محور مرکزی توربین تبدیل میکند. این محور مرکزی نیز متصل به محور ژنراتور برق بوده و موجب چرخش آن و درنتیجه تولید برق میشود. انواع توربینها شامل توربین بخار (برای تولید برق در نیروگاههای حرارتی)، توربین گازی (متشکل از فن، کمپرسور و محفظه احتراق)، توربین آبی (به صورت تبدیل انرژی جنبشی آب جاری و یا انرژی پتانسیل ناشی از اختلاف تراز آب به انرژی دورانی) و توربین باد (برای تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی) میباشد.
از آنجایی که توربین با تبدیل انرژی حرارتی سیال به انرژی مکانیکی کار تولید میکند، افزایش دما و فشار اولیهی سیال موجب افزایش انرژی حرارتی سیال و درنتیجه افزایش نرخ تبدیل انرژی حرارتی به مکانیکی و درنهایت افزایش تولید کار میشود. بنابراین، یکی از مسائل مهم مرتبط با توربینها، بررسی سیستمهای خنککاری پرههای توربین برای افزایش بازدهی عملکرد توربین، کاهش تنشهای حرارتی ناشی از دمای بالا بر روی سطوح پرهها و نهایتاً افزایش طول عمر پرهها میباشد. یکی از روشهای رایج خنککاری در توربینها، استفاده از پرههای توخالی یعنی خالی کردن داخل پرهها به منظور جاری کردن شاره یا جریان خنککنندهی هوا میباشد. این فرایند خنککاری از طریق حفرههای درونی به روشهای مختلفی مثل جابهجایی، پاششی، لایهای و تراوشی صورت میگیرد. شکل زیر نمایی از پرهی توربین دارای حفرهی مخصوص خنککاری را نشان میدهد.
تعریف مسأله
مسألهی حاضر به شبیهسازی خنککاری پرههای توربین میپردازد. برای سادهسازی مدل مسأله، با توجه به ساختار متقارنی که بدنهی توربین و پرههای آن دارد، فقط به شبیهسازی یک پرهی آن پرداخته شده است. هدف اصلی مسأله، بررسی توزیع دما و تغییرات انرژی حرارتی بر روی بدنه و پرهی توربین میباشد؛ از اینرو، روند شبیهسازی مدل و تعریف شرایط مرزی مدل به گونهای میباشد که بر روی رفتار سیال از نظر انتقال حرارتی تمرکز شده است. فرایند خنککاری در مدل حاضر بر اساس تعریف جریان هوای خنک در یک فضای خالی موجود در دیوارههای داخلی پره میباشد که این دیوارههای داخلی دارای یکسری حفره به منظور افزایش سطح تماس با جریان خنک و درنتیجه افزایش فرایند خنککاری میباشد. بنابراین، از شرط مرزی انتقال حرارت جابهجایی بر روی سطوح دیوارههای خارجی و داخلی پره استفاده شده است؛ بدین صورت که سطح خارجی پره و بدنهی زیرین آن که تحت جریان هوای داغ محیط کاری سیستم میباشند، دارای ضریب انتقال حرارت جابهجایی 200 واتبرمترمکعبکلوین و تحت دمای 1672 کلوین جریان داغ محیط میباشند و سطح داخلی پره که تحت جریان هوای سرد مخصوص خنککاری میباشد، دارای ضریب انتقال حرارت جابهجایی 200 واتبرمترمکعبکلوین و تحت دمای 300 کلوین جریان سرد میباشد.
گام 1) ترسیم هندسه و شبکهبندی
مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرمافزار catia ترسیم شده و سپس به نرمافزار design modeler وارد شده است. ساختار هندسی مدل از یک تکه پرهی توربین تشکیل شده است که شامل بدنهی پره با زاویهی انحنای مشخص و سطح مقطع ایرفویلی، دیوارهی داخلی با فضا و منافذ معین و بدنهی پایهی مرکزی زیر پره میباشد. درواقع برای سادهسازی مسأله، به دلیل وجود تقارن بین پرهها، فقط مدلسازی برای یک پره انجام گرفته است. شکل زیر نمایی از هندسهی ترسیمی را نشان میدهد.
شبکهبندی مدل حاضر با استفاده از نرمافزار ansys meshing انجام گرفته است. مشبندی به صورت بدون سازمان بوده و تعداد شبکههای تولیدی معادل 10154723 میباشد. اندازهی شبکهها در نواحی مجاور حفرههای داخلی پرهها ریزتر و دارای دقت بالاتر میباشد. شکل زیر نمایی از شبکهبندی انجام گرفته را نشان میدهد.
گام 2) مراحل شبیهسازی
برای شبیهسازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:
- شبیهسازی مبتنی بر فشار (pressure-based) انجام گرفته است.
- شبیهسازی در هر دو حالت سیالاتی و حرارتی انجام گرفته است.
- مدل حاضر از نظر زمانی پایا (steady) میباشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله لحاظ نشده است.
- اثر گرانش زمین (gravity) بر روی سیال در نظر گرفته نشده است.
خلاصهای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است :
گام سوم) نتایج نهایی
پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دوبعدی و سهبعدی دما در فضای بین دیوارهی خارجی پره (در تماس با جریان داغ) و دیوارهی داخلی پره (در تماس با جریان خنککن) به دست آمده است. همچنین مقدار ضریب انتقال حرارت بر روی دیوارههای داخلی و خارجی پره و پایهی پره به دست آمده است. کانتورهای دو بعدی در مقطع xoz در فاصلههای مختلف 0.004 ، 0.016 ، 0.028 و 0.04 متری از سطح رویی پایهی پره و همچنین در مقطع xoy در فاصلههای مختلف ترسیم شدهاند. نتایج حاصل در شکلهای زیر نشان داده شدهاند.
asal davari –
مدلسازی هندسه توربین باید سخت باشه