توربوماشین

مروری بر جریان سیال در توربوماشین

جریان سیال در توربوماشین می‌تواند به‌ صورت برخورد جت به پره‌های متحرک باشد (توربوماشین ضربه‌ای) و یا سیال در طول پره متحرک در یک سیستم بسته و توام با تغییر فشار جریان داشته باشد (توربوماشین عکس العملی). همچنین پره‌های متحرک توربوماشین‌های شعاعی می‌توانند باز، نیمه‌باز و یا بسته باشند که به ‌ترتیب از نظر ساخت مشکل‌تر ولی دارای راندمان بهتری هستند. طبیعی است توربوماشین‌ها موارد استفاده بسیار متفاوت و مختلفی دارند و در نتیجه شکل پره‌ها و مسیر سیال با یکدیگر کاملا متفاوت است و بسته به نحوه‌ کار هر ماشین شکل خاص خود را دارد.

نحوه انتقال انرژی بین سیال و روتور، معادلات حرکت و نحوه اعمال آن برای توربوماشین‌ها بخش عمده‌ای از پژوهش‌هایی در این زمینه را به خود اختصاص می‌دهد. در روش به کار گرفته‌شده در این زمینه سعی شده‌است معادلات حرکت سیال بدون توجه به نوع توربوماشین به طور جداگانه بررسی شود. تاکنون روش‌های مختلفی برای بررسی رفتار یک توربوماشین توسط افراد مختلف مورد بررسی قرار گرفته‌است و در مورد هر نوع توربوماشین روش‌های خاصی ارائه شده‌است. مزیت استفاده از روش‌های کلی این است که می‌توان از آن‌ها برای بررسی انواع توربوماشین‌ها استفاده کرد.

به طور کلی می‌توان از سه طریق عمده برای بررسی رفتار یک توربوماشین در حالت کلی استفاده کرد. روش اول بررسی نیروها و خطوط جریان سیال در طول توربوماشین است که با استفاده از آن، روابط کلی بین هد، دبی، دور، قدرت و غیره به دست آمده و رفتار یک توربوماشین مشخص می‌شود. روش دوم استفاده از نتایج آزمایش است. بدین ترتیب که اثرات هر متغیر در رفتار توربوماشین را از طریق آزمایش تعیین و یا استفاده از نتایج آن،  روابط تجربی بین متغیرهای مختلف به دست می‌آید. در روش سوم متغیرهای مختلف مشخص در توربوماشین را به نحوی و صرفا از طریق ریاضی و فیزیک مسئله به هم ربط داده و از مجموعه پارامترهای به دست آمده و روابط کلی که بین پارامترها برقرار است رفتار کلی توربوماشین بررسی می‌شود. مورد اخیر روش تحلیل بعدی بوده که یک روش مقدماتی است. ولی در بررسی مسابل توربوماشین‌ها بسیار قوی بوده می‌تواند نتایج پرباری در طرح و بررسی مقدماتی رفتار یک توربوماشین ارائه دهد. از مزایای اصلی این روش این است که به حداقل اطلاعات در مورد طراحی توربوماشین نیاز است. همچنین نتایج به دست آمده از این طریق کلی بوده با اعمال آن می‌توان با تعیین حداقل متغیرهای لازم برای آزمایش، حداکثر اطلاعات را به‌دست آورد.

نظر به‌ اینکه بررسی جریان سیال در طول یک توربوماشین از طریق حل دقیق معادلات جریان و بدون انجام فرضیات فراوان امکان‌پذیر نیست طراحی و بررسی رفتار یک توربوماشین صرفا از طریق نظری ناممکن است. لذا انجام آزمایش و استفاده از نتایج آن اجتناب‌ناپذیر است. از طرفی با توجه به تعداد متغیرها در یک توربوماشین مثل دور، ابعاد، دبی، چگالی ویسکوزیته‌ سیال و غیره، امکان انجام آزمایش و پیدا کردن تأثیر تغییرات هر متغیر بر روی رفتار توربوماشین امکان‌پذیر نیست. طراحی و بررسی رفتار توربوماشین‌ها از طریق مدل کردن برخی از عبارات معادلات جریان و استفاده از نتایج آزمایش، برای به دست آوردن ضرایب این مدل‌ها، یک روش معمول است. همچنین با درک اثرات متقابل متغیرهای مختلف می‌توان از تعداد آزمایش‌ها کاست و نتایج آزمایش‌ها را فرمول‌بندی کرد.

 

منبع:
  • دکتر ابراهیم شیرانی، پاییز ۱۳۴۸، «توربوماشینها» ، دانشگاه صنعتی اصفهان

دیدگاه بگذارید

avatar
  مشترک شدن  
اطلاع رسانی