منصة الرسائل والاطاريح: نمذجة التوزيع الحراري خلال ريشة توربين مبردة بالهواء

الخلاصة

أن حساب توزيع درجة الحرارة خلال ريشة التوربين مهم لتجنب الزيادة الفائقة في درجات الحرارة والتدرج الحراري للمعدن .أن تنبؤ توزيع درجة الحرارة تحقق من خلال استخدام طريقة الفرو قات الحدية والتي تم تطبيقها في حل المشكلة مع أسلوب توليد الخلايا وأسلوب نقل الإحداثيات. تم تطبيق معادلة انتقال الحرارة بالتوصيل ثنائية البعد،للحالة المستقرة للعقد الداخلية في شبكة الفرو قات الحديه للحصول على توزيع درجات الحرارة في تلك العقد،في حين تم تطبيق معادلة انتقال الحرارة بالحمل القسري في العقد السطحية (السطح الخارجي و السطح الداخلي). في أسلوب توليد الخلايا (grid generation technique) تم فيه تحويل شكل الريشة من الإحداثيات الفيزيائية إلى الإحداثيات الحسابية و الخلايا المتولدة من هذا النقل تم مطابقتها مع حدود الريشة وذلك لضمان تطبيق الشروط الحدودية في المعادلات بصورة صحيحة للحصول على الحل. هذا النوع من توليد الخلايا يسمى بنظام مطابقة إحداثيات الجسم(body-fitted coordinate system) والذي يتعامل مع عدة أنواع من المعادلات التفاضلية. تم حل المشكلة بمساعدة برنامج حاسبة والذي قام بإيجاد توزيع درجات الحرارة باستخدام طريقة (Gauss-Siedel). في هذا البحث، ستة حالات دراسية تم استخدامها للتحليل الحراري للريشة والذي يتطلب وصف الشروط الحدودية الخارجية و الداخلية. وأيضا وجدنا من النتائج التي حصلنا عليها بأن أفضل طريقة تبريد لريشة التوربين هي التي حصلنا عليها من الحالة السادسة عندما تم تبريد الريشة باستخدام طريقة (impingement and film cooling).ولقد وجدنا بأنه في الريشة المبردة باستخدام هذه الطريقة أن درجة حرارة الريشة تقل بحوالي (170 K) عن الريشة المبردة بدون استخدام طريقة التبريد بالغشاء (film cooling method). إن النتائج التي تم الحصول عليها من التحليل الحراري قورنت مع تلك المستخرجة من المصدر رقم (10) باستخدام طريقة العناصر المحددة. وقد أظهرت المقارنة تقارب كبير بين نتائج الفرو قات الحدية والعناصر المحددة مع فرق قليل ممكن حسابه ليصل إلى ( 3.5%) كأكبر قيمة ويقل هذا الفرق ليصل إلى (0%) في معظم المناطق.